En 1987, un vaisseau spatial extraterrestre arrive à proximité de la Terre et largue un module qui entre dans l'atmosphère de la planète, celui-ci atterrissant en Amérique centrale.
Deux nerds britanniques se rendent aux États-Unis pour le Comic-Con. Ils parcourent ensuite les lieux « mythiques » des amateurs d'ufologie. Sur leur route, ils découvrent un alien nommé Paul, échappé de la Zone 51, où il vivait caché depuis soixante ans. Paul les convainc de l'emmener avec eux et de l'aider à quitter la Terre, mais ils sont poursuivis par trois agents du FBI ainsi que le père d'une fille qu'ils rencontrent durant leur périple…
Praxis, une lune minière klingonne et centre stratégique, explose, mettant à mal les fondations de l'empire klingon. Le chancelier du Haut Conseil klingon, Gorkon, choisit de normaliser les relations avec la Fédération des planètes unies et de mettre fin à une guerre larvée de soixante-dix ans.
En 2285, l’USS Enterprise reçoit un appel de détresse venant d'un vaisseau terrien, le Kobayashi Maru, provenant de l'intérieur de la zone neutre. Le commandant de l’Enterprise, le lieutenant Saavik, décide d'enfreindre le traité de paix avec les Klingons pour sauver l'équipage en péril. Il s'avère que l'appel de détresse était un piège, et des vaisseaux de guerre klingons attaquent l’Enterprise et finissent par le détruire.
Galaxy Quest est une série télévisée de science-fiction mythique qui s'est arrêtée vingt ans auparavant. Toutefois les acteurs n'ont pu se détacher de leur rôle et multiplient les petits boulots (conventions, inaugurations de supermarchés) pour gagner leur vie. Un jour, les Thermiens, de la nébuleuse Klathu, captent la série et pensent se trouver devant des documents d'archives retraçant l'histoire de la Terre. Ils demandent alors aux acteurs de Galaxy Quest de leur venir en aide, car ils sont aux prises avec un terrifiant chef de guerre.
L’USS Montana, un sous-marin nucléaire lanceur d'engins américain, coule non loin du bord de la fosse des Caïmans (7 686 mètres de profondeur) après une rencontre fortuite avec un objet immergé non identifié, le sous-marin reposant par 274 mètres de fond.
De retour sur Terre, après la terraformation de la planète Genesis, Kirk apprend que l’USS Enterprise, arrimé au spatiodock, va être retiré du service car trop vieux pour être réarmé. L'équipage, profondément marqué par la disparition de Spock, comme l'évoque le poignant éloge funèbre, sera probablement réaffecté sur d'autres astronefs.
Un groupe de trois personnes âgées, pensionnaires d'une maison de retraite, entre par effraction dans une maison, afin de profiter des joies de la piscine. Ils trouvent dans celle-ci des « cocons », d'une taille équivalente à celle d'un homme. Les vieillards étant trop âgés, ils ne réussissent pas à sortir les cocons de l'eau et se baignent donc en leur compagnie. Quelques minutes après le début du bain, ils se rendent compte qu'ils ont subitement recouvré une « nouvelle jeunesse ».
Henry, Beaver, Pete et Jonesy sont quatre amis d'enfance qui partent chaque année pour une partie de chasse dans les forêts du Maine. Ils sont reliés par un lien télépathique, qu'ils appellent « la ligne », depuis leur adolescence, quand ils ont porté secours à Duddits, un déficient mental aux étranges pouvoirs, et sont devenus ses amis. Jonesy et Beaver trouvent dans les bois un homme apparemment très malade et l'emmènent dans leur cabane de chasse, et des hélicoptères militaires surviennent un peu plus tard et annoncent que la zone est en quarantaine. Jonesy et Beaver trouvent l'homme mort dans la salle de bains et une créature, ressemblant à une lamproie, sort de son corps. Cette créature tue Beaver mais Jonesy parvient à lui échapper, seulement pour rencontrer un extraterrestre, dénommé M. Gray, qui prend possession de son corps.
August Gorman, sans argent et sans talent, se découvre un don pour l'informatique. Ross Webster, patron d'une puissante société et génie du mal à ses heures perdues, entend utiliser son génie pour dominer le monde grâce aux ordinateurs, et détruire Superman. Ce dernier se retrouve bientôt exposé à une kryptonite artificielle qui transforme sa personnalité et en fait un être maléfique.
Une créature géante se manifeste dans la baie de Tokyo, avant de faire surface et de terroriser la ville. Le cabinet ministériel se réunit d'urgence, mais le Premier Ministre est incapable de prendre une décision. Les radiations mesurées sur le passage de la créature démontrent qu'elle est le triste produit d'une contamination. Plus tard, elle évolue et revient sous une forme encore plus monstrueuse, réduisant Tokyo en poussière. Devant l'ampleur de la menace, les États-Unis décident d'utiliser l'arme nucléaire sur le Japon si ce dernier échoue à éradiquer la menace, réveillant le spectre des bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki. Une équipe de chercheurs se regroupe alors en marge des décisions du Cabinet pour déterminer comment éliminer le monstre, surnommé "Godzilla". La France et l'Allemagne finiront par s'en mêler à leur tours.
En 2304, alors que la Terre, berceau de l’humanité, est assiégée par le consortium colonial de Mars, le gouvernement terrien décide de faire appel à l’équipage du vaisseau Surprise, dernier espoir de la galaxie. Le capitaine Kork, le docteur Spoky et l’imperturbable Rock vont alors répondre à l’appel de la princesse. Ils affronteront les plus grandes épreuves afin de sauver le destin de l’humanité.
Scorch Supernova, explorateur spatial originaire de la planète Baab, voit ses exploits retransmis dans toute la galaxie. Avec l'aide de son frère Gary, génie travaillant comme chef de mission à la BASA, il est devenu une légende. Lorsque Lena, directrice de la BASA, intercepte un signal de détresse provenant de la Planète Sombre, connue pour sa dangerosité, Scorch refuse de laisser passer ce qui pourrait être le plus grand exploit de la carrière : une mission de sauvetage sur la planète la plus périlleuse de l'univers.
En 2287, Sybok, le demi-frère de Spock, s'empare de l’Enterprise A. Agissant en véritable messie, celui-ci oblige l'équipage à traverser la grande barrière spatiale afin de gagner le centre de l'Univers. Sa quête ? Découvrir Dieu...