En 2285, au cours de leur mission de sauvetage sur Genesis, l'Enterprise a été détruit. C'est donc aux commandes d'un oiseau de proie Klingon volé que Kirk, Spock, McCoy, Sulu, Uhura, Chekov, Scotty et Saavik sont revenus sur Vulcain. Ils décident alors de rentrer sur Terre pour être traduits en cour martiale. Mais une surprise de taille les attend à leur retour... La Terre est sous la menace d'une curieuse sonde extraterrestre qui émet des signaux qui semblent correspondre aux chants des baleines à bosse, toutes disparues à cette époque. Kirk et son équipage devront entreprendre un périlleux voyage dans le temps pour tenter de ramener un couple de ces baleines à bosse avant que la sonde ne détruise la Terre. À en juger par la pollution, l'équipage arrive à la fin du XXe siècle
Suite logique de l’épisode précédent, ce quatrième volet se démarque par une atmosphère beaucoup plus enjouée, flirtant ouvertement avec la comédie. L’ensemble est décomplexé, léger et résolument décontracté, au point de dérouter ceux qui s’attendaient à retrouver le ton plus solennel des premiers opus.
C’est toujours aussi kitsch, avec un scénario totalement invraisemblable, mais les situations sont suffisamment amusantes pour fonctionner… à condition de déconnecter son cerveau. Les décalages culturels entre les membres de l’Enterprise et notre époque donnent lieu à plusieurs scènes savoureuses, portées par un humour bon enfant.
Tout cela reste très consensuel, rythmé et peu ambitieux sur le plan intellectuel, mais le film remplit parfaitement son objectif : offrir un divertissement sympathique qui permet de passer un très bon moment.