2004年7月22日，一艘飞碟在美国内华达沙漠坠毁，人类借助飞碟中的科技信息实现了火星殖民。到了2304年，第一批火星殖民者的后代回到地球，企图征服地球并消灭所有地球居民。毫无防备的地球太空舰队被轻易击溃，地球命运危在旦夕。在这紧要关头，地球政府将最后希望寄托在梦幻飞船惊奇号上，命令其船员进行时间旅行，回到2004年，找到并摧毁坠毁在内华达的飞碟。当火星的甜饼舰队对地球联盟大楼发起进攻时，惊奇号船长柯克、船员史波克、女王美塔法、出租车司机卢克登上时间机器开启了时间之旅，而火星舰队的詹斯·毛尔大将也随后追随……