Харрисон раскрывает экипажу «Энтерпрайза», что он на самом деле — Хан, генетически улучшенный сверхчеловек, разбуженный после 300-летнего криосна адмиралом Маркусом, использующим его как оружие против клингонов. Кирк просит помощи Скотти, который уволился с корабля перед заданием из-за новых торпед, и отправляет ему координаты, которые дал Харрисон. Скотти летит туда и обнаруживает секретную верфь, на которой строится новейший секретный корабль Звёздного флота. В это время доктор МакКой и новый научный офицер Кэрол Маркус по совету Хана выясняют, что фотонные торпеды содержат криокапсулы с замороженными людьми — команду Хана, таких же сверхлюдей.

Рядом с «Энтерпрайзом» появляется корабль, оказавшийся «Возмездием», флагманом адмирала Маркуса. Маркус требует выдать ему Хана под угрозой уничтожения. Кирк хочет, чтобы Хан предстал перед судом и приказывает прыгать к Земле, но корабль адмирала, оборудованный специальным варп-двигателем, догоняет и атакует «Энтерпрайз», который из-за этого выходит из варпа рядом с Землёй. Кэрол обращается к отцу с мольбой не уничтожать команду корабля, но адмирал телепортирует её прямо с мостика на свой корабль и готовится уничтожить Энтерпрайз фотонными орудиями, но пробравшийся на «Возмездие» Скотти перезагружает системы флагмана. Не имея возможности бежать или атаковать, Кирк решает захватить вражеский корабль изнутри, вместе с собой он берёт Хана, который проектировал флагман. С помощью Скотти они высаживаются на корабль и захватывают его, оглушив команду. Хан убивает Маркуса и пленит Кирка, Скотти и Кэрол, чтобы обменять на свою команду. Спок соглашается на это, Хан переправляет себе торпеды с криокапсулами, возвращает офицеров на «Энтерпрайз» и готовится его уничтожить. Но Спок приказал отправить Хану пустые торпеды, которые взрываются и повреждают флагман.

Варп-ядро полностью ломается, «Энтерпрайз» падает на Землю. Кирк чинит реактор, облучившись при этом радиацией и умирает. Хан направляет «Возмездие» прямо на штаб-квартиру Звёздного флота в Сан-Франциско, и тот падает на город. Спок, разгневанный смертью Кирка, телепортируется для захвата выжившего Хана. Во время погони между ними происходит схватка, в которой Спок чуть не убивает Хана, но прибывшая Ухура сообщает, что его генномодифицированная кровь спасёт Кирка. Кирк выздоравливает, а Хана замораживают и хранят вместе с его командой.

Спустя год Джеймс Кирк произносит речь о произошедших событиях и погибших. После чего «Энтерпрайз» отправляется в пятилетнюю экспедицию на исследование дальнего космоса.

Отзывы критики

Фильм ещё до выхода в прокат привлёк внимание зрителей и прессы. Алексей Коленский из газеты «Культура» назвал «Стартрек: Возмездие» самым ожидаемым блокбастером месяца. Радио «Коммерсант FM» прогнозировало, что «фильм возглавит чарт российского бокс-офиса» в первый же уикэнд проката.

Обозреватель РИА Новости Михаил Шиянов отмечает, что в этом фильме экипаж «Энтерпрайза» почти не занимается своей обычной работой — «совсем не занимается исследованиями далёких миров, а гоняется за космическим сверхчеловеком Ханом». Шиянов считает, что «фильм смотрится прилично — он красивый, динамичный, порой смешной и даже немного трогательный. И всё же в этой многомиллионной конструкции слишком чувствуется задача понравиться каждому». Наталия Григорьева считает плоским «сюжет про погрязшее в коррупции начальство звёздного флота» и что «большую часть экранного времени занимают перестрелки, драки, крушения звездолётов и прочие экшн-сцены»; она отмечает, что «непростые и понятные узкому кругу фанатов отношения членов экипажа „Энтерпрайза“ режиссёр переводит в более доступный и „продаваемый“ формат — иногда даже чересчур», называя «самой эротической сценой фильма» ту, «в которой Кирк и Спок через стекло соприкасаются ладонями».