"Star Trek" er en utrolig historie om et ungt mannskap som drar ut på jomfruturen med det mest avanserte romskipet som noensinne er laget: U.S.S. Enterprise. På en reise fylt av spenning, glede og kosmiske farer må de nye rekruttene finne en måte å stoppe en ondskap som truer hele menneskeheten.

Galaksens skjebne ligger i hendene på to bitre rivaler. Den ene er James Kirk (Chris Pine), en blakk spenningssøkende bondegutt fra Iowa. Den andre, Spock (Zachary Quinto), vokste opp på planeten Vulcan og er et utskudd på grunn av sin halvt-menneskelige bakgrunn. Dette gjør han ømfintlig for de varierende følelsene som Vulcanerne har levd uten i så lang tid, men han er også en idérik og målbevisst student som ønsker å bli den første av sitt slag som blir akseptert på Starfleet Academy. Kirk og Spock kunne ikke vært mer forskjellig. Den ene er drevet av lidenskap, den andre av streng logikk og de utvikler et konkurranseforhold som gjennomsyrer alt de foretar seg i kampen om å bli en av de få utvalgte som får gå ombård i det avanserte stjerneskipet USS Enterprise. Mannskapet ledes av Captain Christopher Pike (Bruce Greenwood). Sammen med ham finner vi Sjefslege Leonard "Bones? McCoy (Karl Urban), mannen som siden skal bli maskinsjef; Montgomery "Scotty? Scott (Simon Pegg), Kommunikasjons offiser Uhura (Zoë Saldana), en erfaren styrmann Sulu (John Cho), og det 17 år gamle geniet Chekov (Anton Yelchin). Grusomme hendelser setter lojalitet, kameratskap og mannskapets gode humør på prøve fra første stund - og midt oppe i dette må Kirk og Spock danne et usannsynlig, men kraftig samarbeid som gir dem mulighet til å ta med mannskapet dit ingen har vært før.