一名东京侦探前往伦敦寻找自己失散多年的弟弟，他现在被认为是一名极道组织成员，因谋杀一名日本商人而遭到通缉。他家族的荣誉，以及国内交战帮派之间所维持的不堪一击的和平景象，都岌岌可危。

寇克等人作为嘉宾乘新企业号试航，途中收到救援任务……而在另一时空，索伦博士正阴谋毁灭星球，攻击企业号。唯一能够帮助新船长皮卡特来阻止索伦的，只有销声匿迹了78年的寇克船长。

本片是以地球人与瓦肯人的“第一类接触”事件为背景，将重心放在《星际迷航之下一代》电视系列剧中的大敌『博格人』。企业号正在宇宙空间做例行巡航时，舰长皮卡特接到密电，称博格人已联合其他星系的力量，准备向地球发起攻击。由于舰长皮卡特曾受敌方俘虏并同化，星际舰队对其不很信任，故没有派其出战。皮卡特不顾命令，仍然参与战斗，之后企业号跟随博格人的时间漩涡回到21世纪，以阻挡博格人试图改变人类的外星发展史达到征服地球的企图。

联邦特工艾迪·莱曼（杰夫·法赫 饰）在一次围剿任务中因不服从指挥而被迫在家休假。其未婚妻韦勒瑞·米勒（贝司·陶森特 饰）是参议员道格拉斯·威尔森（埃涅·赫德森 饰）的助理，威尔森为施行其清缴武器议案而到处宣传。而这一议案触怒了以大卫·安德森（布兰特·哈夫 饰）为首的反动民兵组织。为了获得更多民众的支持，威尔森议员决定携幕僚乘火车去人口稠密的紫貂峡镇演讲。与此同时，安德森也周密地部署着他的恐怖行动，他集结了专业保镖、网络黑客、铁路工程师、武器专家等各种力量，他们就潜伏在参议员...

距今50多年前，一艘来自赛博坦的飞船坠落月球，由此引发了美苏两国的太空竞赛。人类争相登上月球，只为一探飞船残骸中的秘密。时间回到21世纪初，经过几番征战，汽车人终于挫败霸天虎的入侵，继而与人类合作，共同保卫美丽的地球。然而发生在切尔诺贝利的事件却将尘封已久的月球计划重新摆到桌面。为了防止霸天虎找到能量柱为非作歹，擎天柱与战友飞赴月球，更从当年的飞船中救出了汽车人的先代领导者——御天敌。御天敌是能量柱的发明者，将上百根能量柱集合在一起便可制造太空桥，实现物质的瞬间传送。　　忙着找工作以及和女友卡莉（罗茜·汉丁顿-惠特莉Rosie Huntington-Whiteley 饰）经营爱情的山姆（希亚·拉博夫 Shia LaBeouf 饰）无可避免地卷入其中，他渐渐发现霸天虎的操纵一切的阴谋，却不知更大的阴谋和危机隐藏在那月影背后……