故事发生在的二十三世纪，人类的科技发展已经到达了可以星际旅行的地步。2230年出生于瓦肯星的男孩史波克（扎克瑞·昆图 Zachary Quinto 饰），因为母亲阿曼达·格雷森（薇诺娜·赖德 Winona Ryder 饰）是人类，经常遭到同僚的嘲笑和欺负。父亲萨瑞克（本·克劳斯 Ben Cross 饰）是瓦肯星的一名外交官，史波克从小就不断地在严肃的瓦肯逻辑教育和他的人类情感之间挣扎。长大后的史波克遇到了同样怀着远大志向的柯克（克里斯·派恩 Chris Pine 饰），两人虽矛盾不断但通过种种任务考验逐渐开始互相理解。企业号的老舰长是克里斯托弗·派克（布鲁斯·格林伍德 Bruce Greenwood 饰），舰员则包括医疗官“老骨头”麦考伊（卡尔·厄本 Karl Urban 饰）、总工程师史考特（西蒙·佩吉 Simon Pegg 饰）、通讯官乌瑚拉（佐伊·桑塔纳 Zoe Saldana 饰）、舵手苏鲁（约翰·周 John Cho 饰），以及17岁的领航员——天才少年契柯夫（安东·尤金 Anton Yelchin 饰）。
演员：金妮弗·古德温 杰森·贝特曼 关继威 福琼·费姆斯特 安迪·萨姆伯格 大卫·斯特雷泽恩 伊德瑞斯·艾尔巴 夏奇拉 帕特里克·沃伯顿 昆塔·布伦森 内特·托伦斯 邦妮·亨特 唐·雷克 麦考利·卡尔金 布兰达·宋 莫里斯·拉马奇 莉亚·莱瑟姆 雷蒙德·S·佩尔西 珍妮·斯蕾特 丹尼·特雷霍 马克·史密斯 汤米·利斯特 让·雷诺 塞西莉·斯特朗 朱恩·斯奎布 米歇尔·戈麦兹 戴维·法恩 约翰·雷吉扎莫 汤米·钟 艾伦·图代克 迈克尔·J·福克斯 乔希·达拉斯 彼得·曼斯布里奇 伊薇特·尼科尔·布朗 艾德·希兰
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演员：萨姆·沃辛顿 佐伊·索尔达娜 西格妮·韦弗 史蒂芬·朗 奥娜·卓别林 大卫·休里斯 凯特·温斯莱特 贝利·巴斯 吉奥瓦尼·瑞比西 杰梅奈·克莱门特 杰米·福雷特斯 埃迪·法可 克利夫·柯蒂斯 乔·大卫·摩尔 杰克·尚皮永 马特·杰拉德 科斯顿·约翰 菲利普·盖廖 布里坦·道尔顿 特里尼蒂·布利斯 小杜安·埃文斯
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演员：杰西·艾森伯格 伍迪·哈里森 戴夫·弗兰科 艾拉·菲舍尔 贾斯蒂斯·史密斯 多米尼克·塞萨 阿丽亚娜·格林布拉特 裴淳华 摩根·弗里曼 马克·鲁法洛 丹尼尔·雷德克里夫 尼克·威特曼
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