En 2285, au cours de leur mission de sauvetage sur Genesis, l'Enterprise a été détruit. C'est donc aux commandes d'un oiseau de proie Klingon volé que Kirk, Spock, Mc Coy, Sulu, Uhura, Chekov et Saavik sont revenus sur Vulcain. Ils décident alors de rentrer sur Terre pour être traduits en court martiale. Mais une surprise de taille les attend à leur retour... La Terre est sous la menace d'un curieux vaisseau alien, qui émet des signaux correspondant apparemment au chant des baleines, hélas toutes disparues à cette époque. Le capitaine Kirk et son équipage devront entreprendre un périlleux voyage dans le temps pour tenter de ramener un couple de baleines à bosse avant que le vaisseau ne détruise la Terre.
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