El USS Enterprise, la nave insignia de la Flota Estelar, liderada por el capitán James T. Kirk, vuelve a surcar el universo, para proteger la Tierra y el resto de planetas aliados. Pero la tranquilidad durará poco y el peligro acecha. La primera etapa de su misión les llevará a un territorio desconocido, y su travesía pronto se convertirá en una carrera por la supervivencia, cuando se enfrenten a un nuevo y fiero enemigo, Krall, de una especie alienígena avanzada. A la vez que intentan encontrar el modo de volver a la Tierra, su objetivo será proteger el futuro de la raza humana y preservar la armonía entre especies...

Cassie (Debs Howard), una adolescente de 17 años, permanece recluida en su casa desde que su madre murió en un terrible accidente de coche. En un intento por llenar el vacío que siente en su interior, decide descargar a un asistente personal llamado A.M.I., la primera en la historia en poseer una consciencia real completamente basada en su Inteligencia Artificial. La relación entre ambas se intensifica con el paso de los meses, hasta que Cassie comienza a convertirse en una marioneta que se dedica a cumplir las órdenes de la IA. ¿Cuáles son las verdaderas intenciones de A.M.I.?