故事发生在的二十三世纪，人类的科技发展已经到达了可以星际旅行的地步。2230年出生于瓦肯星的男孩史波克（扎克瑞·昆图 Zachary Quinto 饰），因为母亲阿曼达·格雷森（薇诺娜·赖德 Winona Ryder 饰）是人类，经常遭到同僚的嘲笑和欺负。父亲萨瑞克（本·克劳斯 Ben Cross 饰）是瓦肯星的一名外交官，史波克从小就不断地在严肃的瓦肯逻辑教育和他的人类情感之间挣扎。长大后的史波克遇到了同样怀着远大志向的柯克（克里斯·派恩 Chris Pine 饰），两人虽矛盾不断但通过种种任务考验逐渐开始互相理解。企业号的老舰长是克里斯托弗·派克（布鲁斯·格林伍德 Bruce Greenwood 饰），舰员则包括医疗官“老骨头”麦考伊（卡尔·厄本 Karl Urban 饰）、总工程师史考特（西蒙·佩吉 Simon Pegg 饰）、通讯官乌瑚拉（佐伊·桑塔纳 Zoe Saldana 饰）、舵手苏鲁（约翰·周 John Cho 饰），以及17岁的领航员——天才少年契柯夫（安东·尤金 Anton Yelchin 饰）。

自从一艘外星飞船在莫斯科切尔塔诺夫坠落以来已经过去了3年，普通女孩朱莉娅在接触到外星技术之后，成为国防部秘密实验室的研究对象。在研究过程中，朱莉娅表现出不同寻常的能力。隐藏在其中的力量不仅吸引了人类的注意，而且对宇宙的规模构成了威胁。

皮尔森（凯文•尼龙 Kevin Nealon 饰）带着家人来到郊外的别墅和弟弟一家一起避暑度假。一场看似普通的流星雨让4个带着可以控制人思维的高科技仪器企图侵略地球的外星人迫降在别墅的阁楼里。他们起初利用控制贝瑟尼（阿什丽•提斯代尔 Ashley Tisdale 饰）的男朋友里基（罗伯特•霍夫曼 Robert Hoffman 饰）悄然打入这家人中，可不料还是被皮尔森家的孩子们敏锐的觉察到。虽然家里的大人不相信小孩子们的说法，可孩子们还是渐渐意识到了家中阁楼上这四个外星人存在的巨大潜在危机，悄悄的团结在一起开始了一场人类保卫战。而那四个外星人也不甘示弱，面对孩子们制造出的各种新奇的小武器，他们用控制人思维的机器控制了家里的大人来反攻这些孩子们。可这四个外星人里有一个例外，就是技师斯帕克斯，原本就无心恋战的他更是机缘巧合的和汉娜结成了好友，弃暗投明的开始帮助皮尔森一家。面对强大的外星人入侵，孩子们能否把这场人类危机化险为夷呢？

在即将到来的节日特别节目中，博士最强大、最可怕的敌人之一——达莱克人将回归。博士被关在戒备森严的外星监狱中。与世隔绝，孤身一人，没有逃脱的希望。在遥远的地球上，她最好的朋友亚兹、瑞安和格雷厄姆不得不在没有她的情况下重新开始他们的生活。但这并不容易。旧习难改。尤其是当他们发现一个令人不安的计划正在形成时。这个计划涉及达莱克人。

一位善良的拾荒老人马老汉，在路上偶遇昏迷在路边的遇难男孩，便将他带回家中收养。男孩是马老汉收养的第三十六名孤儿，即取名马三十六。一天大雨，马三十六因一个意外，不慎被雷电击中，昏迷中，马三十六找回了他消失的记忆，原来自己是快乐星球被研发出来的唯一的类机器人。Q博士摧毁了快乐星球，自己是唯一逃脱的幸存者，Q博士一直在寻找他，想要把他彻底除掉。同时，Q博士又试图主宰地球。马三十六为了拯救快乐星球，保护地球人，与Q博士开始了一段勇气与智慧并存的战斗......

这个故事展现了一段错综复杂的时间之旅中人物情绪的起伏，以及这段旅程如何影响着不同人物的命运。过去、现在和未来的冲突，以及对失去和悲伤的接受，构成了故事的核心，而怀表作为核心元素，则展现了时间的力量。这部电影讲述了悲伤的过程以及如何应对死亡。疯子杰克（大卫·凯特饰）渴望报复约翰·帕克（加布里埃尔·霍尔泽饰），却因此而身败名裂。另一方面，约翰·帕克接受了命运，学会了放手，最终找到了内心的平静。故事伊始，约翰·帕克注意到他的怀表停了下来。时间女士艾奥娜（娜丁·格罗辛格饰）向他解释了他怀表和另一块怀表的来历，并要求归还。在一段令人心碎的时光中，他得知了哥哥皮特·帕克（约翰内斯·维克饰）的死讯。从这一刻起，他开始了应对悲伤的五个阶段。他经历了否认、愤怒、讨价还价、沮丧和接受等阶段。与此同时，疯子杰克用另一块怀表回到了 1979 年。在那里，他请物理学家詹娜 (斯蒂芬妮·莱克瑟饰) 帮他修理在时间跳跃中损坏的怀表。他还带着皮特·帕克一起踏上了这段时间之旅，并将他囚禁起来，使他身受重伤。约翰·帕克仍然相信他的兄弟已经死了，在故事的发展过程中，他设法使他的怀表再次运转，并回到了 1979 年，在那里他必须面对疯子杰克和他的复仇行为。约翰能救他的兄弟吗？他能满足艾奥娜对两块怀表的要求吗？

杰克·惠特洛克试图挽救生病的孩子，却又回到了他以为已经抛弃的生活。当他措手不及时，后果发生了，所有人都围着他寻找真相。

一场可怕的事故后，一名女子自愿成为一项旨在帮助她康复的人工智能测试对象。在这个依赖机器的世界里，她意识到并非所有科技进步都以人类的最大利益为出发点。

大正九年，身穿浴袍的青年（松田洋治 饰）在一间昏暗封闭的房间内醒来，隔壁不断传来少女的哀号，他失去了记忆，完全想不起自己的姓名和来历。这时，自称九州帝国大学精神科教授的若林镜太郎（室田日出男 饰）走入房间，他向青年讲述了一件很久以前发生在中国的悲惨故事，并认为远古祖先脑中的记忆通过某种方式传给了这名叫做吴一郎的青年。上一任精神科院长正木（桂枝雀 饰）曾对此进行深入研究。

中年男子弗兰克·沃克（乔治·克鲁尼 George Clooney 饰）和身边的女孩凯茜·牛顿（布丽特·罗伯森 Britt Robertson 饰）大吐苦水，他慨叹现代社会充斥了战争、饥饿、灾难以及种种不公，他回忆起自己童年时代的一段经历。当年小小的弗兰克（托马斯•罗宾逊 Thomas Robinson 饰）带着自己的得意发明来到某主题公园，结果却碰了一鼻子灰。而美丽的少女雅典娜（拉菲•卡西迪 Raffey Cassidy 饰）偷偷伸出援手，让他见识了令人咋舌的未来世界。与之相对，凯茜则是对未来充满幻想的阳光女孩，她渴望有朝一日遨游太空。心怀梦想的她甚至私闯NASA，为此惹了不小的麻烦，不过却由此得到一枚神秘的徽章从而结识了弗兰克。

在广袤的沙漠中,美国石油公司正钻井以进行一个实验,没想到,却不意触弄到一个地底虫窝。这个虫窝里,藏着众多致命生物,当它们不断滋生、蔓延,也是危及人类性命的时候。眼看受害者越来越多…,一个惊人的真相,...

杰克（柯林·法瑞尔 Colin Farrell 饰）和卡雅（朱迪·特纳-史密斯 Jodie Turner-Smith 饰）收养了名叫米卡的华裔小姑娘，为了米卡能够接触属于自己种族的文化，杰克购买了仿生机器人杨（贾斯汀·闵 Justin H. Min 饰）。之后，杨成了米卡最好也是最信赖的朋友，同时也成为了这个家庭里不可或缺的一份子。随着时间的推移，米卡渐渐长大，而杨也因为零件老化等问题，机能发生了故障。杰克想要找人修好杨，但因为杨是一款“二手”的机器人，所以自然没有任何的售后保障。杰克通过特殊的手段获得了记录了杨自出厂以来全部记忆的内存条，在播放这些画面的过程中，杰克发现了杨的一些不为人知的记忆。