Elokuva kertoo kapteeni Kirkin ja Spockin nuoruusvuosista. James Kirk on hurjapäinen nuorukainen, jonka hänen isänsä vanha ystävä suostuttelee liittymään tähtilaivaston alokaskoulutukseen. Siellä Kirk tapaa vulcanuslaisen Spockin, eikä parivaljakon yhteistyöstä juuri kitkaa puutu. Erimielisyydet on kuitenkin pakko panna syrjään, kun vihamieliset romulaanit ovat jälleen sotajalalla.