Le chancelier klingon Gorkon veut négocier un processus de paix avec la fédération. L'USS Enterprise, dirigé par le capitaine Kirk, escorte le vaisseau de Gorkon vers l'endroit où les traités doivent être signés. Mais le chancelier est abattu.

Les membres de l'équipage de l'Enterprise sont envoyés sur une planète pour gérer une prise d'otage. Mais il s'agit d'un piège, tendu par un renégat vulcain, Sybok. Sybok n'est autre que le demi-frère de Spock.

L'équipage de l'Enterprise est en deuil: l'officier Spock s'est sacrifié pour les sauver lors de leur dernier voyage. Son cercueil est déposé sur Génésis. Mais, alors qu'ils rentrent tristement, ils reçoivent une information surprenante sur Spock.

Le capitaine Kirk commande le vaisseau l'Enterprise pour une mission de routine à travers l'espace. Il se retrouve confronté à son ennemi de toujours: Khan. Khan veut s'emparer du projet Genesis, une véritable menace pour l'univers entier.

Une entité extra-terrestre se dirige vers la Terre, en détruisant tout sur son passage. Le vaisseau l'Enterprise est envoyé pour stopper ce nouvel ennemi, avec à son commandement l'amiral Kirk, revenu à son poste pour cette occasion.