在尼比鲁星球探查期间，企业号舰长柯克（克里斯·派恩ChrisPine饰）为营救史波克（扎克瑞·昆图ZacharyQuinto饰）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（本尼迪克特·康伯巴奇BenedictCumberbatch饰）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……
克里斯·派恩 基弗·萨瑟兰 本·福斯特 吉莉安·雅各布斯 埃迪·马森 泰特·弗莱彻 弗罗里安·穆特鲁 法瑞斯·法瑞斯 尼娜·霍斯 J.D.普拉多 阿蜜拉·卡萨 亚力克桑杰·麦沃洛夫 马修·马什 泰娜·拉欣 帕蒂·舍尔哈斯 乔治·皮斯特拉努 科里·斯科特·艾伦 里贾纳·陈婷 蒂莫西·卡尔 金 山德·托马斯 杰克琳·怀特
沙梅克·摩尔 杰克·约翰逊 海莉·斯坦菲尔德 马赫沙拉·阿里 布莱恩·泰里·亨利 莉莉·汤姆林 劳伦·维勒斯 佐伊·克罗维兹 约翰·木兰尼 贵美子·格伦 尼古拉斯·凯奇 凯瑟琳·哈恩 列维·施瑞博尔 克里斯·派恩 娜塔丽·莫瑞丝 奥斯卡·伊萨克 格蕾塔·李 斯坦·李 乔玛·塔科内 华金·科西奥 蕾克·贝尔 梅勒妮·海恩斯 尼克·杰恩 穆尼卜·拉赫曼 卡洛斯·萨拉戈萨 黛西·罗斯·布莱内斯 里夫·霍顿 哈里森·奈特 莱克斯·朗 凯特琳·麦肯纳-威尔金森 斯科特·门维尔 克里斯托弗·米勒 德维卡·帕利赫 柯特
盖尔·加朵 克里斯·派恩 克里斯汀·韦格 佩德罗·帕斯卡 康妮·尼尔森 罗宾·怀特 莉莉·阿斯佩尔 加布瑞拉·王尔德 杜晨·科洛斯 琳达·卡特 克里斯托弗·普拉哈 里昂·贝克维思 拉维·帕特尔 娜塔莎·罗斯韦尔 泰莎·波纳姆·琼斯 艾拉·沃克 游朝敏 谢恩·阿特沃尔 艾德·伯奇 帕特里克·利斯特 奥克莉·布尔 科莎·恩格勒 小田部阿基 康斯坦丁·格雷戈里 文森·德·保罗 朱利安·费罗 罗莎娜·沃尔斯 丹尼·摩根 克里斯·西尔科克 伯纳多·桑托斯 菲利普·菲尔玛 尼克·欧文福特 乔尔·莫里斯 贾格·帕特尔
汤姆·克鲁斯 菲利普·塞默·霍夫曼 文·瑞姆斯 比利·克鲁德普 米歇尔·莫纳汉 乔纳森·莱斯·梅耶斯 凯丽·拉塞尔 李美琪 西蒙·佩吉 埃迪·马森 劳伦斯·菲什伯恩 巴哈·索莫克 杰夫·蔡斯 小迈克尔·贝瑞 卡拉·盖洛 贝拉米·扬 简·达利 格雷戈·格伦伯格 罗丝·洛林斯 萨莎·亚历山大 特雷西·米登道夫 亚伦·保尔 凯瑟琳·费奥雷 肖恩·奥布赖恩 布鲁斯·弗兰奇 Ellen Bry Tony Guma 詹姆斯·肖安科林 安妮·贝坦克特 安德里亚·萨托雷蒂 弗朗西斯科·德·维托 乔治·马尔凯西 尼可洛·森
杰森·斯坦森 克利夫·柯蒂斯 大卫·雷奇 道恩·强森 斯特拉·斯托克尔 朱利安·费罗 瑞恩·雷诺兹 海伦·米伦 拉普洛斯·卡伦福佐斯 凯文·哈特 伊德里斯·艾尔巴 海伦娜·福尔摩斯 大卫·穆梅尼 艾莎·冈萨雷斯 丹尼尔·厄根 埃迪·马森 安东尼奥·曼奇诺 罗曼·雷恩斯 凡妮莎·柯比 马诺伊·阿南德 斯蒂芬妮·沃格特 维克托里娅·菲斯 康兰·卡萨尔 伯纳多·桑托斯 露丝·霍洛克斯 阿玛尔·阿达蒂亚 阿克塞尔·努 史蒂夫·莱温顿 杰克·凯恩
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