在一座地下设施中，五名科学家从冷冻睡眠中醒来，不记得自己是谁，也不记得自己睡了多久。他们很快意识到一个令人震惊的事实：一名杀手正在那里追捕他们，甚至可能就藏在他们中间。
一群小镇的青少年发现了一个奇怪的物体，这考验了他们友谊的强度。
世纪60、70年代，美苏两大发达国家进行了一场震惊世界的军事竞赛。为了赢得未来星球大战的制空权，两国相继将宇航员送入外太空。美国方面，在1972年以前先后发射了17艘宇航飞船前往月球，然而阿波罗18号却在飞行前夕被紧急叫停。根据最新解密的录像，本杰明·安德森（Warren Christie 饰）、内森·沃克（Lloyd Owen 饰）和约翰·格雷（Ryan Robbins 饰）三名宇航员以采集样本的名义登上了阿波罗18号，于1974年飞赴月球，进行为期一周的考察。本杰明和内森着陆月球，却接连发现奇怪的现象：不明身份者留下的脚印、惨死的苏联先行者以及各种奇怪的声音和若隐若现的生物。这不啻为一次无法回头的死亡之旅
一艘巨大的外星无人探测器向地球航来，它不断地发出奇特的电波信号：功率强大的信号煮沸了海水，干扰了附近的星舰并造成了广泛的破坏。此时，詹姆斯·柯克中将与他的船员们在完成了让斯波克上校复活的任务后，驾驶着从克林贡人那抢来的猛禽舰（被改名为“赏金号”）从瓦肯星返航，尽管他们已经知道了将面临军事法庭的指控：他们被指控盗窃了联邦星舰进取号，并对她的毁坏负有责任。在此关头，尚在恢复中的斯波克发现这艘外星探测器正尝试与地球上的座头鲸建立联系；但不幸的是，早在3个世纪前座头鲸就因过度的捕猎而灭绝了。
ZAP SPACY收到了求救信号，雷等人迅速驾驶盘龙号前往，但却被吸进扭曲空间。在扭曲空间的一颗惑星上，雷他们遇见了其他次元的自己，并且出现了一头机械哥莫拉。
