Opfølgeren til 2009-årets Academy Award-vindende spin-off af den klassiske 1960'ernes science fiction-eventyrserie. Captain Kirk og besætningen på U.S.S. Enterprise bliver kaldt tilbage til Jorden, efter en ødelæggende kraft indefra i deres organisation har efterladt planeten i kaos og Starfleet i stykker. Beslutsomme på at gøre regnskab, går Kirk til at begynde en menneskejagt sammen med resten af sin besætning, inklusive Spock, Scotty og Chekov, for at finde den part, der er ansvarlig, før hele deres verden bliver lagt i ruiner.