- Produktionsland: USA
- Erscheinungsjahr: 1986
- Länge: 119 Minuten
- Genre: Science Fiction
- FSK: 12
- Musik: Leonard Roseman
- Regie: Leonard Nimoy
- William Shatner: Admiral / Captain James T. Kirk
- Leonard Nimoy: Captain Spock
- DeForest Kelley: Dr. Leonard „Pille“ McCoy
- James Doohan: Captain Montgomery „Scotty“ Scott
- George Takei: Commander Hikaru Sulu
- Walter Koenig: Commander Pavel Chekov
- Nichelle Nichols: Commander Uhura
- Mark Lenard: Botschafter Sarek
- Jane Wyatt: Amanda Grayson
- Robin Curtis: Lieutenant Saavik
- Grace Lee Whitney: Commander Janice Rand
- Majel Barrett: Dr. Christine Chapel
- Robert Ellenstein: Präsident des Föderationsrates
- John Schuck: klingonischer Botschafter
- Brock Peters: Admiral Cartwright
- Catherine Hicks: Dr. Gillian Taylor
- Vijay Amritraj: Captain Joel Randolph
Der Anfang schließt an Star Trek III: Auf der Suche nach Mr. Spock an. Vor dem Föderationsrat fordert der Botschafter der Klingonen wegen der Kaperung des klingonischen Schiffs sowie des Todes einiger seiner Leute die Auslieferung und den Tod Kirks als Voraussetzung für einen Frieden zwischen Föderation und Klingonen. Spocks Vater Sarek ergreift Partei zugunsten Kirks, der von den Klingonen angegriffen worden sei und in Notwehr gehandelt habe.
Nach drei Monaten im Exil auf dem Planeten Vulkan beschließen Admiral Kirk und seine Crew, zur Erde zurückzukehren und sich dafür zu verantworten, dass sie ohne Genehmigung mit der Enterprise zum Planeten Genesis geflogen sind. Zusammen mit dem wieder genesenen Spock treten sie den Rückflug mit dem von ihnen übernommenen klingonischen Raumschiff an, das von Dr. McCoy in HMS Bounty umbenannt wurde.
Unterdessen hat sich aus der Tiefe des Alls eine rätselhafte Sonde der Erde genähert und auf ihrem Weg das Föderationsraumschiff U.S.S. Saratoga und den Orbitalstützpunkt lahmgelegt. Die Sonde sendet hochenergetische Signale aus, die alle irdischen Energiesysteme zusammenbrechen lassen. Sie verdampft die Ozeane, wodurch sich eine dichte Wolkenschicht bildet und verheerende Unwetter toben. Das Ende der Erdbevölkerung scheint unausweichlich. Der Präsident der Föderation warnt deshalb in einem Rundruf davor, sich der Erde zu nähern.
Die Bounty empfängt diesen Rundruf. Spock findet heraus, dass die Signale der Sonde unter Wasser dem Gesang von Buckelwalen gleichen müssten, und schließt daraus, dass die Sonde sich an Buckelwale richtet und von ihnen eine Antwort erwartet. Da diese Wale auf der Erde bereits im 21. Jahrhundert ausgerottet wurden, entschließt sich Kirk zu einem Zeitsprung mit der gesamten Bounty in das 20. Jahrhundert, um Buckelwale aufzugreifen und ins 23. Jahrhundert zu bringen.
Das Schiff landet mit aktivierter Tarnvorrichtung, also unsichtbar, im San Francisco des Jahres 1986. Im Aquarium eines Meeresforschungsinstitutes finden Kirk und Spock ein Buckelwalpärchen, George und die trächtige Gracie, das für ihre Zwecke bestens geeignet scheint. Sie gehören der Meeresbiologin Dr. Gillian Taylor, die ihren beiden Walen sehr zugetan ist und sie bald auswildern möchte. Kirk erfährt von ihr zwar nicht den Zeitpunkt der Freilassung, hinterlässt ihr aber den Standort der Bounty. Als Dr. Taylor später entdeckt, dass die Wale vorzeitig ohne ihr Wissen freigelassen wurden, rennt sie verzweifelt dorthin, wird an Bord gebeamt und von Kirk in seinen Plan eingeweiht.
Scott entdeckt, dass der Zeitsprung den Warp-Kern der Bounty überlastet hat, der nun zerfällt. Zu dessen Regenerierung wird externe radioaktive Strahlung benötigt. In dem atomgetriebenen Flugzeugträger USS Enterprise werden Chekov und Uhura fündig und sammeln mit einem speziellen Gerät Strahlung am Reaktor ein, bis eine Wachpatrouille auf sie aufmerksam wird. Uhura kann im letzten Moment zur Bounty gebeamt werden, Chekov wird verhaftet, verhört und nach einem Fluchtversuch verletzt in ein Krankenhaus gebracht. Die als Ärzte verkleideten Kirk, Dr. McCoy und Dr. Taylor können Chekov von dort zurück auf die Bounty holen.
Mit Hilfe von Dr. Taylor und einem Peilsender gelingt es der Crew, die Wale zu orten. Sie retten sie in letzter Sekunde vor der Harpune eines norwegischen Walfängers, worauf Scott die Wale mitsamt einer ausreichenden Menge Wasser in ein eigens errichtetes Bassin an Bord der Bounty beamt.
Der Zeitsprung zurück in das 23. Jahrhundert verläuft reibungslos. In der Bucht von San Francisco aus der gewasserten und sinkenden Bounty freigelassen, beantworten die Wale schließlich das Signal der Sonde. Diese stellt ihre Ausstrahlungen ein und entfernt sich, worauf die irdischen Systeme wieder einwandfrei funktionieren.
Anschließend muss sich die Besatzung der Enterprise für das Kapern und das Zerstören der Enterprise verantworten; der Rat lässt jedoch angesichts der Rettung der Erde alle Anklagepunkte fallen, mit einer Ausnahme: Kirk wird wegen Befehlsmissachtung vom Admiral zum Captain degradiert. Zunächst rechnet die Crew damit, nun einen Frachter führen zu müssen, doch sie erhält das Kommando über das neue Raumschiff U.S.S. Enterprise NCC-1701-A.