這部科幻冒險動作鉅片描述一批年輕的艦員，首次登上最先進的星艦「企業號」，並將展開她的處女航。 地球身處的銀河系的命運掌控在兩個出生於截然不同世界和背景的年輕人手中：其中一人是詹姆士泰伯倫寇克（克里斯潘恩 飾），一個來自地球美國愛荷華州鄉下的野孩子，不愛讀書，只愛尋找刺激和冒險，但是他卻是一個天生的領導人物；另外一人則是史巴克（柴克瑞恩杜 飾），他在瓦肯星出生長大，但是卻因為母親是人類所以受到排擠，所以他才會有瓦肯星人一向都沒有的感情，不過他仍然是個用功聰明的學生，即將成為第一名考進星艦學院的瓦肯人。 寇克和史巴克的個性南轅北轍，但是在他們分別尋找自我和對世界有何貢獻的過程中，卻很快成為互相競爭的學員。寇克的動力來自熱烈的冒險精神；史巴克則是凡事都以嚴謹的邏輯思考為原則。因此，他們都看不起對方，也各自盡全力希望能夠成為最先進的星艦「企業號」的艦員。

企業號的艦長是克里斯多佛派克（布魯斯葛林伍德 飾），艦員則包括醫療官連納"老骨頭"麥考伊（卡爾厄本 飾）、輪機師蒙哥馬利史考特（賽門佩吉 飾）、通訊官烏胡拉（柔伊莎達娜 飾）、經驗豐富的舵手蘇魯（周約翰 飾），以及17歲的天才少年契可夫（安東裕中 飾）。他們將面臨第一次的嚴苛考驗，並建立起艦員之間忠誠的同袍情誼，他們以大膽的行動以及搞笑的幽默感永遠團結一心。