Фильм продолжает напряжённую сагу о «Энтерпрайзе» после событий «Звёздного пути 2: Гнев Хана». Для капитана Джеймса Керка победа над Ханом и чудо создания планеты Генезис омрачена невосполнимой потерей — командир Спок погиб, жертвуя собой ради спасения корабля. Ещё одна страшная потеря угрожает: врач Мак-Кой, заражённый эффектом Генезис, теряет рассудок и становится живым сосудом для кадров Спока.
