Экипаж погибшего корабля «USS Enterprise» под командованием Джеймса Тиберий Кирка возвращается на захваченном клингонском корабле домой, готовясь понести наказание за угон звездолета и саботаж. В то же время вблизи от Земли появляется космический зонд неизвестного происхождения, обладающий странным свойством дезактивировать все сигналы и приборы поблизости и транслирует их на Землю, негативно влияющие на земную погоду и грозящую разрушить планету. Команде Кирка удается отследить сигнал и выяснить, что он на языке горбатых китов. Чтобы перекрыть разрушительный сигнал, нужно послать ответ зонду, что могут сделать только горбатые киты, к XXIII веку полностью вымершие. Капитан Кирк с командой отправляется в прошлое, в конец XX века, чтобы привезти с собой китов и предотвратить гибель родной планеты.