Das Raumschiff Enterprise wird wieder startklar gemacht und so geht die Crew um Captain Kirk (Chris Pine) auf eine neue, interstellare Mission. Doch noch während sie unterwegs im All sind, werden sie vom feindseligen Außerirdischen Krall (Idris Elba) und seinen Schergen angegriffen, was in einer Katastrophe mündet: Die Enterprise wird vollständig vernichtet und die einzelnen Besatzungsmitglieder müssen notgedrungen Zuflucht auf dem fremden Planeten Altamid suchen. Weit voneinander getrennt, müssen sie versuchen, sich auf unbekanntem Terrain durchzuschlagen. Der neuerdings ziemlich in sich selbst gekehrte Kirk findet sich mit dem jugendlichen Optimisten Chekov (Anton Yelchin) wieder, während Uhura (Zoe Saldana) und Sulu (John Cho) von Krall gefangen genommen werden. Spock (Zachary Quinto) und „Pille“ McCoy (Karl Urban) sind sich derweil nicht besonders grün und unterdessen freundet sich Scotty (Simon Pegg) mit der Alien-Kriegerin Jaylah (Sofia Boutella) an, die zu einer starken Gefährtin wird. Ob die Crew der Enterprise wieder zusammenfinden und Krall eins auswischen wird?