Ein unbekanntes Objekt in Form einer gigantischen Wolke bewegt sich auf die Erde zu und vernichtet unterwegs alles, was im Wege steht. Obwohl die Generalüberholung des betagten Raumschiffs USS ''Enterprise '' noch nicht vollständig abgeschlossen ist, fliegt sie der Bedrohung entgegen. An Bord befindet sich eine unvollständige Crew, zusammengewürfelt aus der Originalbesatzung und einigen neuen Mitgliedern. Darunter der ursprünglich vorgesehene Kapitän Willard Decker sowie Leutenant Ilia. Das Kommando übernimmt jedoch James Tiberius Kirk, der inzwischen in den Rang eines Admirals befördert wurde.

Trotz Unstimmigkeiten aufgrund der Hierarchie und ersten technischen Problemen beim Abstimmen des Warp-Antriebs, erreicht die ''Enterprise '' die fremde Wolke noch rechtzeitig. Inzwischen unterstützt durch den Vulkanischen Wissenschaftsoffizier Spock, der die Präsenz der unbekannten Entität wahrnimmt und sogar sein bevorstehendes Kolinahr-Ritual abbricht, um zur ''Enterprise '' zu gelangen.

Der Crew der ''Enterprise '' gelingt eine Kontaktaufnahme zum fremden Objekt, das sich selbst ''V'Ger '' nennt, und das Eindringen in die fremde Wolke, wenn auch nur durch ein unfreiwilliges Opfer. Leutenant Ilia wird von einer Sonde ''V'Gers '' in Daten umgewandelt und als mechanische Kopie auf die ''Enterprise '' zurückgeschickt. Dort soll sie den Zweck der Mission und den Nutzen der "Kohlenstoffeinheiten" (gemeint ist die Besatzung) herausfinden.

Spocks Forscherdrang bewegt ihn zu einem unautorisierten Vorstoß in das Innere der Sonde, wo er gigantische holografische Aufzeichnungen über die Reise ''V'gers '' findet und eine Gedankenverschmelzung mit der innenliegenden Entität veranlasst. Durch die gesammelten Informationen und dem, was das digitale Ilia-Gegenstück preisgibt, kommt die Crew zum Schluss, dass es bei ''V'Ger '' um ein Maschinenwesen geht, das seinen Schöpfer auf der Erde sucht. Genau genommen geht es um die einst verschollene NASA-Sonde ''Voyager 6'', die in einem schwarzen Loch verschwand und allem Anschein nach auf einem Maschinenplaneten landete. Als primitiver verwandter erkannt, reparierten die Maschinen ''Voyager 6 '' und ermöglichten ihr die Erfüllung ihrer Hauptmission: Die Erkundung des Weltraums und das Sammeln aller erdenklichen Daten. Allerdings erlangte die NASA-Sonde dadurch ein eigenes Bewusstsein und versucht die philosophische Frage zu beantworten, ob hinter all dem Materiellen des Universums noch eine weitere Ebene der Existenz besteht.

''Voyager 6 '' akzeptiert die Menschen nicht als Schöpfer, da die Sonde davon ausgeht, es müsse um Ihresgleichen gehen. Sie droht, das Leben auf der Erde auszulöschen. Selbst der Versuch der ''Enterprise''-Crew, NASA-Abfragecodes einzuspeisen, schlägt fehl, da ''Voyager '' den Prozess unterbricht. Sie möchte ihrem Schöpfer nicht mit der Erfüllung ihres AUftrags dienen, sondern sich mit ihm vereinen. Willard Decker meldet sich für diese Verschmelzung freiwillig, da er den Verlusst Ilias bedauert und ihr auf diese Weise wieder näherkommt. Mit der Verschmelzung von Ilia, ''Voyager 6 '' und Decker, verschwindet die Bedrohung - es entsteht eine unbekannte neue Lebensform. Decker und Ilia werden in Konsequenz nicht als Todesopfer der Mission gelistet, sondern gelten lediglich als unbekannt verschollen.