После трагических событий предыдущего фильма капитан Керк находится на грани отчаяния: он потерял своего первого офицера и друга Спока, а его верный врач Мак-Кой, спасшийся ценой собственного разума, находится под арестом. Надежда возникает с неожиданного визита отца Спока, Зарека, который раскрывает шокирующую правду — сознание Спока было перенесено в тело Мак-Коя перед его гибелью.
Действие переносится в недалёкое будущее, где бывший лётчик Тед Страйкер пытается наладить отношения со стюардессой Илейн. Когда она отправляется на борту нового космического шаттла «Луноход» на свою первую миссию к Луне, Тед, отчаянно желая вернуть её, проникает на судно в качестве пассажира. Однако радость воссоединения оказывается недолгой: корабль испытывает серьёзные технические...
Через несколько лет после окончания пятилетней миссии звезолета «Энтерпрайз» капитан Джеймс Т. Кирк, теперь в звании адмирала, возвращается на свой старый корабль для расследования загадочного и мощного инопланетного объекта, направляющегося к Земле. Этот объект, известный как «В'гер», поглощает всё на своем пути и демонстрирует явно враждебные намерения.