Una singularidad atrae la atención del USS Kelvin, una nave de la Flota Estelar del año 2233. De repente, de la singularidad aparece una gigantesca nave romuliana que ataca y destruye el navío federado. En él mure heroicamente el capitán George Kirk, salvando las vidas de más de 800 personas, entre ellas su esposa, que da a luz a su hijo: James Tiberius Kirk.
20 años después, el joven Kirk es un rebelde e inadaptado que es reclutado por el capitán Pike para entrar en la academia de cadetes de la flota. Allí seguirá una carrera meteórica que le llevará a servir en la USS Enterprise junto a un vulcaniano llamado Spock, con quien mantiene una intensa rivalidad intelectual, de liderazgo, y por las atenciones de la joven criptógrafa Uhura.
Al mando del capitán Pike, la primera misión de la Enterprise será investigar una llamada de socorro del planeta Vulcano. Pero esta misión les llevará directamente hacia la nave hostil romuliana, y hacia una aventura que cambiará la historia.