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Die ''Enterprise'' schwebt antriebslos und offenbar jeglicher Energie beraubt im All. Unter ihrem Rumpf treibt eine Ansammlung von kristallinem Plasma. Ein näherer Blick offenbart das Grauen: Im Plasma treiben Leichenteile der Besatzungsmitglieder. Doch plötzlich beginnt ein bemerkenswerter Rückwandlungsprozess; die Teile setzen sich wie von selbst wieder zusammen und erwachen, wie auch die ''Enterprise'', wieder zum Leben. Captain James T. Kirk findet sich in seinem Kommandosessel wieder, obwohl er sich genau daran erinnern kann, zuvor gestorben zu sein. Er lässt das Logbuch zurückspulen und sieht sich gemeinsam mit der Brückencrew die Aufzeichnungen an. Demnach untersuchte die ''Enterprise'' vor Kurzem ein Schwarzes Loch. Ein Shuttle mit Spock, Scotty und weiteren Wissenschaftlern an Bord wurde voraus geschickt, als sich aus dem Schwarzen Loch plötzlich eine Energieladung löste und die ''Enterprise'' traf. Kirk will den Vorfall sogleich der Sternenflotte melden, doch Uhura kann keinen Kontakt herstellen. Chekov liefert auch gleich den Grund dafür: die ''Enterprise'' befindet sich nicht mehr in ihrer Heimatgalaxie; für die Rückkehr würde man selbst bei Maximalwarp über 100 Jahre benötigen. Alle Besatzungsmitglieder haben sich mittlerweile wieder an Bord der ''Enterprise'' „materialisiert“; nur von der Shuttlecrew fehlt weiterhin jede Spur. Kirk vermutet, dass ihre Situation irgendetwas mit der Plasmaansammlung in der Nähe der ''Enterprise'' zu tun haben könnte. Es ergeben sich jedoch zunächst keine Hinweise auf eine intelligente Lebensform. Doch als Kirk versucht, sich im Raumanzug in sie hineinbeamen zu lassen, findet er sich unversehens wieder im Kommandosessel zurückversetzt. Plötzlich beschleunigt die ''Enterprise'' ohne Zutun der Crew Richtung Heimatgalaxie und erreicht dabei eine nie gekannte Höchstgeschwindigkeit.
Als sie sich nach kurzer Zeit der Heimat nähern, kann Chekov errechnen, dass seit ihrer Mission elf Jahre vergangen sein müssen. Kirk lässt, da man die ''Enterprise'' nun wieder unter Kontrolle hat, Sternenbasis 12 ansteuern. Doch als sie bei den Koordinaten ankommen, findet sich kein Hinweis darauf, dass eine solche Sternenbasis je existiert hat. Auf dem Weg zur Erde begegnen sie einem rigellianischen Schiff, dessen Kommandant behauptet, dass die Erde niemals Teil der Föderation gewesen sei. Die Rigellianer greifen die ''Enterprise'' an, ziehen jedoch den Kürzeren. Kirk zieht in Erwägung, statt direkten Kurs auf die Erde zu halten, den Vulkan anzusteuern. Er vermutet, dass Spock sich dort aufhalten könnte. Zur gleichen Zeit stellt der tatsächlich auf seinem Heimatplaneten weilende Spock für einen kurzen Moment telepathischen Kontakt zu seinem Freund her. Auch wenn Pille es für eine schlechte Idee hält, befiehlt Kirk den Kurswechsel. Im Orbit Vulkans angekommen, kann die ''Enterprise''-Crew den Aufenthaltsort Spocks schnell ausfindig machen. Kirk wird von Spock in dessen zellenartigen Behausung ungewohnt freudig begrüßt. Beide beamen sofort wieder an Bord und die ''Enterprise'', die von vulkanischen Schiffen verfolgt wird, setzt ihren Flug zur Erde fort. Spock ist davon überzeugt, dass sich ausgehend von Ihrer ihrer Untersuchung des Schwarzen Loches eine Veränderung der Zeitlinie ereignet haben muss. Nur die Besatzung der ''Enterprise'' ist sich der Veränderung bewusst. Dass auch Spock von dieser Veränderung nicht betroffen ist, schiebt dieser auf den Transporter. Jedes Mal, wenn sich eine Person beamen lässt entstehe ein kleiner Zeitriss, der denjenigen vor Veränderung in der Zeitlinie schützt.
Als sie die Erde erreichen, finden sie diese völlig verändert vor. Das Sternenflottenkommando existiert nicht. Die Menschen, deren futuristische Städte der ''Enterprise''-Crew merkwürdig fremd erscheinen, tragen Einheitskleidung. Ein Außenteam der ''Enterprise'' versucht in einer Bibliothek ANtworten zu finden. Doch als man bemerkt, dass sie hierzu keine Zugangsberechtigung besitzen, erscheinen mehrere in weißen Roben gekleidete Menschen und greifen den Landetrupp an. Es gelingt ihnen sich sicher an Bord der ''Enterprise'' zurückbeamen zu lassen. Zur selben Zeit erhält Uhura Kontakt zu einer Funkquelle der Sternenflotte: Es handelt sich um das Wissenschaftsteam des Shuttles. Sie haben auf der Erde Zuflucht gefunden und sind sich der Veränderungen des Universums bewusst, womit sich Spocks Theorie bestätigt. Als Kirk und Spock sich zu ihnen hinunterbeamen erzählen sie, dass sich mit der Ankunft der ''Enterprise'' die Erde schlagartig verändert hätte. Plötzlich sei die nun bekannte riesige Stadt entstanden, in der sich die Menschen wie ein Volk geistloser Automaten nur noch um ihre Grundbedürfnisse kümmern würden. Auf Kirks Frage nach dem Verbleib Scottys wissen die Wissenschaftler zu berichten, dass sich der Ingenieur zuvor nach München begeben habe um dort an seiner Theorie zur Nutzung des Transporters für Reisen durch die Zeit zu forschen. Man habe aber schon lange keinen Kontakt mehr zu Scotty gehabt. Nachdem alle sich wieder an Bord der ''Enterprise'' befinden, wird die Theorie entwickelt, dass Scotty möglicherweise der Auslöser für die temporalen Veränderungen sein könnte. Sie begeben sich erneut in die Bibliothek auf der Erde und entwenden dort mehrere Computerbänder mit historischen Aufzeichnungen. Spock stellt fest, dass sie in das Jahr 1964 zurückkehren müssen um Scotty daran zu hindern, die Vergangenheit zu verändern.
