未来某年的7月2日，美国各地的监视站发现一艘直径达数百英里的巨大飞船接近了地球。飞船发出的无线电信号干扰了地球的通信卫星信号，并放出了多艘直径达15英里的子飞船飞抵地球上各大城市的上空。外星飞船敌友未明，人们陷入了恐慌和迷惑。　　电脑工程师戴维（杰夫•戈德布拉姆 饰）破译出外星人发出的无线电信号，其实是攻击的倒计时信号，他设法通知了前妻，总统的助理康妮，但是为时已晚，7月3日，外星人的飞船开始攻击地球，人类文明瞬间遭到巨大的打击和灾难。总统（比尔•普尔曼 饰）等人撤离到军事基地，指挥空军反击，却犹如以卵击石，毫无作用，军事基地也被摧毁，唯有飞行员史蒂文（威尔•史密斯 饰）设法诱使一架外星人战斗飞艇坠毁。　　幸存者们逃到了秘密军事基地，在那里，科学家们一直在研究一艘50多年前坠毁的外星飞艇，致力于找出对付外星人的办法，那里也是人类最后的希望……

皮卡特舰长获知百科（Data）中尉在巴库（Baku）星球被掳为人质后立刻率企业号前往营救。当他们来到巴库星球，整个星球上只居住了六百名巴库人，与世隔绝、摒弃科技、崇尚和平，过着纯朴的生活；百科被掳不像是巴库人的作风，想必另有隐情。皮卡特舰长遇到一名叫做安妮的巴库女子，经由她得知巴库人虽然看起来年轻，星球的原居民巴库其实年龄都已经超过三百岁了。面临老化的索纳（Sons）人，发现巴库人长生不老的秘诀再于巴库星球外围的特殊放射线能不断的重组基因结构。如今巴库人要遭受灭种的威胁……　　来自外层空间的索纳人联结星际联盟，根据原有的巴库人村落拟造了一个一模一样的环境，预谋将巴库人迁徙到这个虚拟村落，企图独享青春泉源。　　瑟纳人首领鲁阿弗假藉文化访查之名率众进入巴库星球，企图赶走巴库人，占领巴库星球。皮卡特舰长将所获知的情报呈报杜尔迪司令，却发现司令与星际联邦总部早已知情，并暗中参与这项阴谋。杜尔迪不理会皮卡特的抗议，下令企业号立即撤返，不得干预。毕卡舰长面临了关键性的一刻，若他服从命令就违背了当初加入星际舰队时曾立下的誓言，反之，若采取行动，他则必须放弃事业、组员、企业号、一切！来投入这场天堂之战。

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。

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。