Después desobedecer órdenes durante una incursión planetaria, James T. Kirk (Chris Pine) es destituido del mando del U.S.S. Enterprise y degradado de rango, pero tras sendos ataques a las Instalaciones de la Federación de Planetas Unidos en Londres y San Francisco le es restituido el rango de Capitán de la Enterprise y es enviado en la búsqueda del responsable, John Harrison (Benedict Cumberbatch), ex agente de la Flota Espacial que ha entablado una guerra contra la organización desatando así un elaborado juego del gato y el ratón donde nadie está seguro.