Admirál James T. Kirk letí na planétu Vulkán, aby zachránil Spocka, ktorý je v zlom stave. Spocka síce zachráni, ale cestou na Zem, kam letia s ukradnutým klingonským plavidlom, sa dozvie strašnú vec – niečo na Zemi odparuje oceány a po celej planéte vypadáva elektrina. Príčinou je mimozemská sonda, ktorá prišla skontrolovať, ako sa darí veľrybám – vysiela totiž signály, ktoré majú nadviazať komunikáciu s veľrybami. Lenže veľryby sú v 23. storočí vyhynuté, sonda tak pátra ďalej a nejde ju zneškodniť, pretože v jej blízkosti prestáva fungovať elektronika. Preto admirál Kirk podstupuje cestu časom do minulosti, aby ukoristil a priviezol späť do svojej doby veľryby. Film je predovšetkým komédia, pretože posádka Enterprise sa ocitne v dobe, ktorá je jej absolútne cudzia. Kirk prehlási o Zemi že je "Terra Incognita" – zem neznáma. Nakoniec sa Kirkovi podarí priviesť nielen veľryby, ale aj jednu domorodkyňu z 20. storočia.