Les aventures vécues au XXIIIe siècle, par James T. Kirk, capitaine du vaisseau Entreprise NCC-1701 et son équipage. Leur mission quinquennale est d'explorer la galaxie afin d'y découvrir d'autres formes de vie et d'enrichir ainsi les connaissances humaines.
Le capitaine Pike, ancien capitaine de l'Enterprise, a été gravement brûlé et irradié lors d'un accident; il se trouve à la base 11. En visite à bord de cette base avec le capitaine Kirk, Spock l'enlève, vole l'Enterprise et se dirige vers la planète Talos IV qu'il avait visitée en compagnie du capitaine Pike bien des années auparavant. Kirk et le Commodore José (commandant de la base 11) prennent une navette et partent à la poursuite de l'Enterprise.