Quando um alienígena não identificado destrói três poderosos cruzadores Klingon, o Capitão James T. Kirk (William Shatner) retorna ao comando da recém-transformada U.S.S. Enterprise para verificar o ocorrido. Junto com ele, o Senhor Spock (Leonard Nimoy), o Doutor McCoy (DeForest Kelley) e toda a tripulação da série de televisão Star Trek vão em grande velocidade tentar parar o intruso em seu vôo incansável em direção à Terra.