Kirk & co. sono accusati di insubordinazione e, con il vascello rubato ai klingon, fanno rotta verso casa. A bordo c'è anche Spock, che recupera in fretta memoria ed atteggiamenti tipici vulcaniani. Nel frattempo alla Terra si è avvicinata una sonda sconosciuta di incredibile potenza. Questa sta danneggiando seriamente il pianeta attraverso un segnale di tipo sconosciuto. Tutte le energie del comando centrale e delle città sono inattive, gli oceani stanno evaporando e sconvolgendo il clima. La Terra rischia di essere distrutta. Spock comprende che il messaggio codice della sonda è diretto a balene megattere, estinte però dalla fine del ventesimo secolo. L'unico modo per salvare la Terra è andare indietro nel tempo, recuperare due balene e portarle nel loro futuro, sperando che sappiano dire alla sonda cosa fare di sé! Tutti fantastici i film di star trek