Marcados como fugitivos pela própria Federação que juraram proteger, os tripulantes da Enterprise voltam para a Terra para enfrentar a corte marcial por crimes cometidos ao salvar a vida de Spock. Em seu caminho, contudo, descobrem que o planeta está sendo devastado por uma gigantesca sonda alienígena, que exige uma resposta de uma forma de vida há muito extinta da Terra. Dentro da nave klingon capturada, Kirk e sua tripulação devem voltar no tempo para salvar a Terra e redescobrir o sentido da amizade.
