Yıllar boyu sürgün hayatı yaşayan Kaptan Kirk ve Spock'un tayfaları arasında bulunduğu gemi ile birlikte artık dünyaya geri dönebilecekleri açıklanan atılgan mürettebatı ele geçirdikleri uzay gemisi ile birlikte Genesis gezegeninden dünyaya doğru yola çıkarlar. Hızla dünyaya gelen ve tam atmosfere girecekleri sırada bir uyarı mesajı alan ekip şaşkına döner. Mesajda sakın dünyaya giriş yapmayınız deniliyordu. İşin gerçeği ise daha sonra anlaşılır. Bu gerçek dünyaya yollanan bilinmeyen bir sinyal ile tüm su kaynakları, buna deniz ve okyanuslarda dahil olmak üzere bu sinyalin giderek güçlenmesi ile buharlaşacak ve yok olacaktır. Bundan dolayı da dünya artık güvenli bir yer olmaktan çıkmıştır. Spock bu sinyali ilk duyduğunda tanıdık gelmiş ve daha sonra neye ait bir sinyal olduğunu çözmüştür. Bu sinyali yıllar öncesinde soyu tükenen bir irk olan kambur balinalar tarafından söylenilen bir şarkının aynısı olduğunu çözen ve bu olayı aydınlatmak dünyayı kurtarmak için işe koyulur. Bu mesajı çözmek için ellerinde mutlaka bir kambur balina olması gerektiğini bilen ekip geçmişe giderek bir tane yakalamayı planlarlar. Bunun için zaman makinası ile 1986 yılına giderler ve bu yıldan yaşanan San Fransisco civarındaki bir kambur balinayı aramaya başlarlar.