自9·11事件以来，美国政府和老对手奥萨马·本·拉登展开了旷日持久的追逐战。历经两届小布什政府，本·拉登依然逍遥法外，有如幽灵一般神秘出没于中东的崇山峻岭和沙漠荒原之中。随着奥巴马政府上台，针对塔利班基地组织的新一轮歼击战旋即展开。CIA追逐前基地组织的联络员“信使”，一步步逼近狡猾警觉的本·拉登。与此同时，骡子、万人迷、樱桃等海豹六队成员押解两名恐怖分子行走在阿富汗的山间，结果遭到突如其来的袭击。不久之后，这群在袭击中痛失战友的血性男儿接到一项绝密任务，迅速启程围剿一个基地组织重要人物。 　　此时他们还不知道，那个人就是美国苦苦追剿的本·拉登……

在高华大学变异的经历总在重演，关于军方通缉的亦围绕在脑海，科学家Bruce Banner（爱德华·诺顿 Edward Norton 饰）就在这样的梦魇下在巴西一边控制着体内的伽马辐射带来的异常，一边努力和纽约的蓝先生寻求解决办法。 　　在汽水生产厂房的他一日不小心割伤手指，让血滴入了汽水瓶，远销到美国的这瓶汽水暴露了他的行踪。美国军方穷尽能力追捕他，还找来求胜心切的英国霹雳将军Emil Blonsky（蒂姆·罗斯 Tim Roth 饰）。被逼到绝路的Bruce变身为绿巨人，Emil和其他军人都大吃一惊。为了亲手擒住Bruce，Emil建议给自己注入可使基因变异的样本。 　　Bruce在美国隐匿时遇到旧女友Betty Ross（丽芙·泰勒 Liv Tyler 饰），Betty义无反顾地站在他一边，同时发现，她拥有令他体内绿巨人安稳的力量。 　　那边Emil已经被求...

2285年，在与可汗的战斗中损坏的联邦星舰进取号，返回了地球的太空港以进行维修。柯克还在为斯波克的死感到悲伤。麦科伊医生出现了种种异常的行为：如擅自闯入被封锁的斯波克原来的舱房、胡言乱语等，最后他被送进了医院进行精神检查。斯科提被另分派到了联邦星舰精进号。星际舰队指挥部 对新形成的创世星下达了禁入令。柯克被告知，进取号即将除役。　　斯波克的父亲沙瑞克找到柯克并告诉他，斯波克的遗体必须返回瓦肯星，否则他的灵魂就不得安息。沙瑞克要求柯克必须回到创世星，寻回斯波克的遗棺并将它带回瓦肯星——而斯波克临死前与麦科伊进行了心灵融合，因此带有斯波克灵魂的麦科伊也必须前往瓦肯星。　　可是，星际舰队拒绝让陈旧的进取号离开太空港。从医院出来后听闻消息的麦科伊，企图招募一艘飞船回到创世星。在与人争吵时他被逮捕，但这并没有影响到整个计划：在柯克、斯科特、苏鲁、乌乎拉和切科夫的帮.

邪恶的可汗逃脱十五年前被寇克船长拘禁的星球，他本人是一位智勇双全的领袖，但此刻已变成一个邪恶的狂人，他誓言要向寇克船长讨回血仇。于是他先劫持了一艘联邦战舰，后又偷取了寇克船长的儿子和旧情人制造的毁灭性武器。并引诱企业号投入他精心设计的圈套……