十九世纪中叶，维多利亚时代的大英帝国，工业革命方兴未艾，理性与进步似乎凌驾一切，标志了人类文明昂首进步的无限可能。　　就在第一次万国博览会揭幕前夕，住在伦敦的13岁少年雷•史汀（铃木杏 Anne Suzuki 配音）突然收到发明家祖父（中村嘉葎雄 Katsuo Nakamura 配音）从美国寄来，称之为“蒸气球”（Steam Ball）的神秘动力装置。同时间，英国情报组织，以及一个名为奥哈拉基金会的黑暗组织，都觊觎“蒸气球”所蕴含的惊人力量。雷因此而突遭一伙身份不明的人的袭击，雷只好带着金属球，踏上逃亡之路。为寻求真相雷来到美国，从父亲艾迪（津嘉山正种 Masatane Tsukayama 配音）口中雷得知“蒸气球”依据全新机械理论所设计，可以产生一种划时代的庞大能源，足以供应整个国家所需。路途中，雷邂逅了美丽的富家千金斯嘉丽（小西真奈美 Manami Konishi 配音）。从小娇生惯养，却偏偏爱上了雷，自愿跟随孤独的雷一起踏上了冒险之旅……所谓的科学，究竟是人们的希望？还是将会毁灭一切。　　本片的制作经历了整整9年，总制作费高达24亿日元。

寇克将军，欢迎您重返企业号！　　一团硕大无朋的高能离子云，在遥远而神秘的太空中迅疾地飘移。这团能量云具有无坚不摧的威力，足以毁灭宇宙间任何物质结构。在它所划过的轨迹上，早已有好几艘分属银河三大势力的星舰遇难了……　　地球-银河系星球联邦的重镇，星际舰队总部的所在地。在位于北美洲旧金山的星际联邦舰队总部，寇克将军正像往常一样百无聊赖无所事事，突然间却接到了一个再好不过的命令检视企业号准备执行紧急任务。原来地球的防卫体系己经发现了那团高能离子云，而且侦测出它正对准地球飞来。寇克将军的任务，就是要赶在它到达地球之前，率领企业号先迎上去一探究竟。　　阔别了将近十年，当寇克重新登上企业号时，内心的兴奋与激动真是难以形容。可是当他 随着现任的舰长迪卡检阅过了人员与装备之后，却又不禁兴起不少陌生的感觉。因为经过 这些年来的不断改良，企业号的功能与威力都增强了许多，但也因而使得前任的舰长寇克 将军有点摸不着头绪了。　　不过还好的是，接下来马上就有很大的惊喜冲淡了这份陌生感神通广大的寇克竟然在短时间之内几乎把老战友都找齐了！例外的只有史波克先生，他因为正在瓦肯星进行高深的修炼，所以没有办法赶来，成了这次任务的唯一遗憾。　　由于寇克是星际舰队的高级长官，所以在出发之后，迪卡舰长只好很不情愿地暂时交出指挥权。一开始的时候，两位新旧舰长之间难免有些成见与摩擦，但渐渐地就因为相互了解而变得惺惺相惜。寇克发现迪卡的确是个优秀称职的好舰长，而迪卡也开始真正地把寇克 敬作父执。原来迪卡的父亲也曾做过寇克部下，后来却不幸在末日武器那个事件中英勇牺牲了。　　企业号上的新面孔，除了迪卡舰长之外，还有一位美丽的女领航员伊莉雅。虽然她是德罗坦星人，但除了有头发之外，却是地球人眼中的标准美女，连迪卡舰长都曾与她有过一段罗曼史。　　在迎向能量云的途中，企业号突然发生严重故障，不得不把速度减慢下来。没想到此时史 波克却意外地出现了，使得所有的老战友全都兴奋不已。原来史波克还是没有通过最后的考验，他体内深藏的人性仍然无法根除。当史波克面对现实完全想通之后便决定还是回到星际舰队来继续服役。　　不过，在精通心理学而洞悉人性的麦考伊眼中，却已经看出了寇克与史波克的复杂心情。他感觉到他们最关心的似乎并不是这次的任务，而是返企业号的成就感。　　由于史波克的高超能力，很快就帮史考特等人排除了一切故障，使得企业号能及时迎上那团能量云。不料正当穿进云层时，伊莉雅却突然被一种不知名的力量掳走，然后却又传送回来了一个与她一模一样的复制人。据这个复制的伊莉雅说，她是那团云派来作为双方沟通的媒介。原来这团云竟然是个有智慧的个体！它透过假伊莉雅，宣称自己的名字叫『威 者』（V'ger），正要航向地球去寻找自己的创造者，并且还要试图与创造者结合。接着假伊莉雅又不顾众人的疑惑，反而开始询问有关企业号的问题。因为过去与伊莉雅的一段渊源，迪卡便理所当然地负责与这位假伊莉雅沟通，他还不时地利用这种特殊关系，试着向她套取更多威者的情报。　　当这团能量云还剩几个小时就要到达地球时，史波克擅自偷了一艘小型登陆艇，单枪匹马地驶向云层内部，试着用瓦肯人的心灵感应术与它沟通。结果史波克发现威者竟然是部活机器，它的故乡在银河系的另外一端，是一个全部由机器人统治的星球。　　虽然威者具有无比强大的威力，却与人类一样有个始终无法解开的谜-不知道自己的生命从何而来？但史波克不能了解的是，它为什么要到地球去寻找答案？　　因为无法阻止威者，企业号只好随着它一起航向地球。到达地球之后，威者立刻开始用各种讯号呼唤它的创造者，结果当然是得不到回音。但又不知是什么缘故，威者却认为这全 是地球上的『碳基生命』干扰所致，因此决定要把所有的生物全部消灭！　　好在寇克急中生智，骗假伊莉雅说创造者必须先与威者面对面接触，然后才肯回答它的问 题。假伊莉雅信以为真，便带领寇克、史波克、麦考伊与迪卡一起走向能量云的核心。没想到却发现里面只有一艘老式的宇宙飞船在300年前从地球发射的『航海家二号』（Voyager-Ⅱ）。原来它在飞过了那个机器人的世界之后，被改造成一部有智慧与意识的机器，然后又继续执行人类在三百年前赋予它的原始命令『搜集一切资料并立刻传回地球』。　　真相大白之后，威者却又提出一个更惊人的要求，它说它想要真正地拥抱自己的创造者-人类。于是迪卡舰长自告奋勇，在一片奇异耀眼的光芒中，与威者以及复制的伊莉雅结合成一体。威者融合了迪卡与伊莉雅的人性，变成一种崭新的生命形态，心满意足地离开地球，继续它无尽的宇宙探险。地球的危机也就此化解。

2285年，在与可汗的战斗中损坏的联邦星舰进取号，返回了地球的太空港以进行维修。柯克还在为斯波克的死感到悲伤。麦科伊医生出现了种种异常的行为：如擅自闯入被封锁的斯波克原来的舱房、胡言乱语等，最后他被送进了医院进行精神检查。斯科提被另分派到了联邦星舰精进号。星际舰队指挥部 对新形成的创世星下达了禁入令。柯克被告知，进取号即将除役。　　斯波克的父亲沙瑞克找到柯克并告诉他，斯波克的遗体必须返回瓦肯星，否则他的灵魂就不得安息。沙瑞克要求柯克必须回到创世星，寻回斯波克的遗棺并将它带回瓦肯星——而斯波克临死前与麦科伊进行了心灵融合，因此带有斯波克灵魂的麦科伊也必须前往瓦肯星。　　可是，星际舰队拒绝让陈旧的进取号离开太空港。从医院出来后听闻消息的麦科伊，企图招募一艘飞船回到创世星。在与人争吵时他被逮捕，但这并没有影响到整个计划：在柯克、斯科特、苏鲁、乌乎拉和切科夫的帮助下麦科伊顺利逃脱，并一同登上了被废弃的进取号。为了避免被追击，斯科提还破坏了精进号的引擎。六名伙伴冒着毁掉毕生事业的风险，驾驶进取号航向创世星。　　其间，克林贡人得知了创世计划和创世星的消息。由于担心联邦将其改造为一种新式武器，克鲁格船长率领一艘克林贡猛禽战舰，去夺取或摧毁这一战略性的武器。　　在联邦星舰葛瑞森号上，戴维·马库斯博士与莎维可上尉在创世星的轨道上进行着科学观测。他们很快便在地面上发现了生命形式，出于好奇心的驱使，他们俩传送上了星球表面并发现了斯波克空荡的遗棺。循着生命形式的读数，他们发现了幼年斯波克的活体：成长速度奇快，但却没有意识或灵魂。　　克林贡人在此时也抵达了创世星，他们摧毁了葛瑞森号并抓获莎维可、马库斯和少年的斯波克作为人质。不一会，进取号也抵达穆塔拉星区（Mutara Sector），很快就被克鲁格与他的一群克林贡战士攻击到瘫痪。由于克林贡人威胁将夺去人质的生命，柯克使用了一个计谋来重新掌控局势，但并未成功。戴维·马库斯随后被克林贡人杀害。由于没有其他的选择，柯克只得向克林贡人投降。柯克为了重新占据上风，冒死一搏启动了进取号的自毁程序。进取号的船员随后传送上了创世星，目睹着进取号在一片亮光中毁灭，同时也捎带上了克鲁格大部分的战士。　　柯克最终与他的团队从克林贡人手中营救了斯波克与莎维可，并在与克鲁格的一对一战斗中杀死了他。由于创世星独特的力量，斯波克的遗体得以重生，并随着创世星衰老的速度迅速地成长。在离开不稳定的创世星时，斯波克刚好达到死亡前的年龄。在登上夺来的猛禽舰时，创世星开始了剧烈的爆炸。　　在沙瑞克的庇护下，猛禽舰抵达了瓦肯星。在经历了危险的“浮图邦术”仪式后，斯波克的灵魂离开了麦科伊的意识回到了自己的身体中。仪式最终成功，复活的斯波克开始重新回忆他的过去与朋友。他问进取号的船员们，为什么要冒着失去生命与毁掉事业的危险营救他；柯克告诉他，有些时候需要“牺牲小我，成全大我”。