An 2259. Starfleet, l'institution chargée de la défense de la Fédération des planètes unies, est menacée par un terroriste du nom de John Harrison qui vise à détruire la flotte et les valeurs qu'elle représente. Après une attaque sur un centre d'archives à Londres, l'individu s'enfuit aux confins de la Galaxie, sur la planète des Klingons. L'amiral Marcus autorise le capitaine James T. Kirk à traquer Harrison à bord de l'USS Enterprise jusque sur Kronos, planète-mère des Klingons. Plongé dans un monde en guerre, Kirk, aidé de son second Spock, va tout faire pour protéger son équipage, qui est pour lui ce qui se rapproche le plus d'une famille.