Vào thế kỷ XXIII, đô đốc Kirk chỉ huy con tàu vũ trụ Enterprise, gặp một cỗ máy thăm dò lạ có khả năng gây nguy hiểm cho Trái đất. Một cuộc nghiên cứu cho thấy có một dạng giao tiếp gần giống như cách giao tiếp của những con cá voi đã biến mất từ rất lâu. Đô đốc Kirk và phi hành đoàn của ông phải thực hiện chuyến đi ngược thời gian, trở về thế kỷ XX để bắt một con cá voi ở thời kỳ đó về để nghiên cứu.
