Die Erde steht im 23. Jahrhundert kurz vor der Zerstörung. Die Ozeane verdunsten und die Atmosphäre steht kurz vor dem Zusammenbruch. Die Crew der Enterprise sieht sich zusätzlich noch vor anderen Problemen: Durch die eigenmächtige Rettungsaktion von Spock (Leonard Nimoy) wurden unzählige Vorschriften der Sternenflotte verletzt und dadurch droht ihm, Captain Kirk (William Shatner) und der geamten Crew auf der Erde nun eine Anklage. Als man beschließt sich der Strafe zu stellen und die Heimreise antritt, empfängt die Mannschaft der Enterprise einen geheimnisvollen Hilferuf. Es tellt sich heraus, dass es sich um die Signale eines Wals handelt. Da die jedoch schon lange ausgestorben sind, machen sich Kirk und seine Mannschaft auf in die Vergangenheit, um sich auf die Suche nach einem Wal zu machen.
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