XXIII secolo. Viger, la minaccia distruttiva proveniente dallo spazio ed in cerca del "Creatore", costringe ad un affrettato intervento l'astronave Enterprise completamente rinnovata e ancora in fase di pre-rodaggio. In questa situazione il vecchio capitano Kirk, perso il feeling con la sua nave, sembra non essere il più adatto. Di fronte ai continui screzi con il giovin Capitano in seconda Decker, neanche la saggezza dei suoi vecchi commilitoni Spock e McCoy può molto. Ma quando il timoniere Ilia viene 'inglobata' da Viger - che 'restituisce' all'astronave una copia robotica della splendida ragazza che possa fungere da sonda tra lui e gli umani - le cose si mettono davvero male, soprattutto per Decker, di lei follemente innamorato...

A bordo dell'Enterprise, comandata dall'ammiraglio Kirk, si viaggia nello spazio contro il perfido Khan che vuole distruggere la Terra. Non è il seguito del precedente, ma di un episodio (Space Seed, 1967) della serie TV. Più vispo del primo. Ridimensionate le ambizioni metafisiche e ridotti gli effetti speciali, si è puntato sull'azione, sulle battaglie, su Khan, malvagio galattico di statura scespiriana. Le solenni banalità del dialogo non si contano.

L'Enterprise torna alla base per compiere alcune riparazioni, ma la scoperta che il progetto Genesis sta ricreando la vita sul pianeta in cui è stata depositata la bara di Spock fa crescere le speranze di poter recuperare l'amico prematuramente scomparso. Quando Kirk si rende conto che il vulcaniano, prima di morire, ha trasferito la sua essenza nella mente di McCoy, l'intero equipaggio - contravvenendo agli ordini della Federazione - si mette in viaggio.

L'ammiraglio Kirk e il suo equipaggio decidono di tornare sulla Terra con lo Sparviero (ribattezzato HMS Bounty) catturato ai Klingon nel precedente episodio (Star Trek III: Alla ricerca di Spock), tutti rassegnati a subire la corte marziale per avere sottratto e distrutto la nave stellare USS Enterprise. Avvicinandosi al pianeta ricevono però un messaggio che avvisa che la Terra è sotto l'attacco da parte di una misteriosa e invulnerabile sonda spaziale aliena, che cerca di mettersi in comunicazione con le balene megattere, la cui specie però è estinta da tempo.

Un gruppo di ribelli guidati da un misterioso profeta si impadronisce di Paradise City, la capitale di Nimbus III, il Pianeta della Pace Galattica, e prende come ostaggi alcuni consoli della Federazione dei Pianeti Uniti, dell'Impero Romulano e dell'Impero Klingon. La nave stellare Enterprise, al comando del capitano Kirk, viene inviata su Nimbus III per liberare gli ostaggi, ma i ribelli riescono ad impadronirsene e a dirottarla verso il centro della Galassia.

A causa dell'eccessivo sfruttamento minerario delle proprie colonie e l'utilizzo di tutte le risorse per costruire armamenti bellici, alla stirpe dei Klingon non rimangono che 50 anni di vita. Il cancelliere Gorkon chiede aiuto alla federazione, ma non tutti sono d'accordo nello stipulare una pace e fra questi il capitano Kirk che, suo malgrado, viene scelto per comandare la prima missione diplomatica. Le cose non vanno pero' per il verso giusto: una serie di missili che sembrano provenire dall'Enterprise colpiscono la nave Klingon ed uccidono Gorkon. Kirk e McCoy, saliti a bordo del vascello nemico per prestare aiuto, vengono processati e condannati all'ergastolo nelle terribili miniere del satellite penitenziario di Rura Penthe. Grazie all'aiuto dell'affascinante aliena camaleontide Marthia, riescono pero' a fuggire non prima di aver scoperto che il complotto per eliminare i Klingon vede coinvolti insospettabili membri della federazione.