Uma enorme sonda alienígena não tripulada dirige-se à Terra, emitindo continuamente um sinal de rádio peculiar: ondas poderosas que fervem os oceanos, interferem com naves estelares próximas e causam destruição generalizada. Entretanto, o Almirante James Kirk e a sua tripulação, após completarem a missão de ressuscitar o Capitão Spock, regressam do planeta Vulcano na nave raptor roubada aos Klingon (rebatizada de "Bounty"), conscientes de que enfrentarão uma corte marcial: são acusados de roubar a nave estelar da Federação USS Enterprise e de serem responsáveis pela sua destruição. Neste momento crítico, Spock, ainda em recuperação, descobre que a sonda alienígena está a tentar comunicar com baleias-jubarte na Terra; infelizmente, estas foram levadas à extinção pela caça excessiva há mais de três séculos.