Kirk og hans besætning er tilbage på Jorden, hvor de er i retten for at have kapret rumskibet Enterprise. Mens de befinder sig på Jorden, kastes de ud i et nyt eventyr. En rumsonde truer med at ødelægge planeten, hvis den ikke får lov at fortsætte sin mangeårige kommunikation med et bestemt pattedyr på Jorden, nemlig pukkelhvalen. Uheldigvis står en enkelt ting i vejen for at følge rumsondens simple krav: Pukkelhvalerne er uddøde i det 23. århundrede. Derfor rejser Kirk, Spock og resten af mandskabet tilbage i tiden til San Francisco i 1986, hvor de rammes af kulturchok og forsøger at indsamle nogle få venlige pukkelhvaler, som de kan tage med tilbage til fremtiden.