După salvarea lui Spock, amiralul Kirk şi membrii echipajului se întorc pe Pământ pentru a-şi primi pedeapsa pentru insubordonare şi pentru furtul şi distrugerea navei Enterprise. În drum spre Pământ, membrii echipajului de la bordul navei de luptă klingoniene, rebotezată HMS Bounty, află că un obiect misterios care evaporează oceanele şi distruge atmosfera. Orice fel de energie este absorbită şi Pământul este pe punctul de a fi distrus.
Spock analizează sunetele emise de misteriosul obiect şi ajunge la concluzia că sunt asemănătoare cu cele emise de balene, animale care nu mai există. Soluţia este întoarcerea în trecut şi aducerea a două balene care să "răspundă" misteriosului obiect. Întoarcerera în San Francisco al secolului XX este la fel de periculoasă şi plină de neprevăzut pentru Kirk şi oamenii lui, ca şi adâncurile spaţiului, "unde niciun om n-a fost vreodată".