在尼比鲁星球探查期间，企业号舰长柯克为营救史波克采取了胆大妄为的举动，几乎危及全舰队员的生命，他也为此付出代价。不久，柯克官复原职，而伦敦发生一起死亡超过四十人的恐怖袭击事件。该事件的始作俑者约翰·哈里森正来自联盟内部。此后他驾驶飞机袭击了高层会议，柯克最为敬重的派克将军不幸遇难。为了阻止哈里森的外逃阴谋，柯克重新率领企业号启程追击。危机重重的旅途，他和舰员、朋友之间的信任也受到巨大考验。当他们最终找到哈里森，才终于知晓他的真实身份，以及伦敦袭击事件背后的阴谋和黑幕……

艾伯拉姆斯透露了“企业号”下一步行动的信息：“作为《星际迷航》的一部续集，其野心并不仅是要成为一部让观众值得一看的电影，也不仅仅是另一部电影，而是应该让人们明白，《星际迷航2》中会加入了更多新的东西。在第一部里，我们更多的是在关注角色的塑造，让各个人物得以相见，并讲述一些家族故事。而作为它的续集，从很多方面来说，都要与过去有很多的不同。” “续集里应该有与第一集似曾相识和相互关联的情节，还要有恢宏壮观的视觉效果，当然了，前提是它必须是一个引人入胜的故事，我们希望它能够打动人心。”艾伯拉姆斯说。 至于如何在这部科幻题材影片中加入现实世界的元素，正如导演所透露有可能涉及的全球时政问题，尤其是当前紧张的战争局势，则引发了影迷和媒体的大猜想。《洛杉矶时报》的记者Geoff Boucher推测，《星际迷航2》电影中，冲突有可能会在星际舰队和克林贡学院之间爆发。至于最终结果怎样，就让我们拭目以待。该片目前锁定的上映时间为2011年的暑期档。