一个巨大的外星无人探测器驶向地球,它不间断地发出奇怪的无线电信号:强大的信号将海水煮沸,扰乱了各处的星舰,造成大范围的碾压。此时,中将·詹姆斯·柯克和他的舵手们在完成了让斯波克上校起死回生的任务后,驾驶着从克林贡人那里偷来的猛禽舰(改名为“邦蒂号”)从瓦肯星返回,尽管他们知道自己将面临军事法庭的审判:他们被指控窃取了联邦星舰向上进步号,并对它的毁灭负有责任。就在这个节骨眼上,还在养伤的斯波克现在正在测试这个外星探测器,以断开与地球上座头鲸的联系;不幸的是,由于适度捕杀,座头鲸早在三个世纪前就灭绝了。柯克呼吁“赏金”号进入引力弹射状态,操纵太阳的引力穿越时空离开20世纪初。星舰于1986年抵达美国加州旧金山,舵手将星舰放在金门公园的一片草坪上。之后,他们开始寻找可以和外星探测器一样的鲸鱼,可以把鲸鱼送上星舰的接收器,以及可以恢复猛禽号电力供应的材料——在星舰穿越时空的过程中,电力几乎耗尽。柯克·斯波克最终得到了鲸类专家吉利恩·泰勒博士的帮助,他是索萨利托鲸鱼协会工作人员中的一只座头鲸。