Le Capitaine Jean Luc Picard et l'équipage de l’USS Enterprise NCC-1701-D sont convoqués à San Francisco pour évaluer une découverte concernant la présence de vie extraterrestre sur Terre remontant à la fin du XIXe siècle. Des ondes trioliques, une source d'énergie rare employée par très peu d'espèces, ont été détectées autour de la ville. Le Capitaine se demande pourquoi son équipage a été convoqué à la place de l'un des scientifiques les plus qualifiés de la Terre.
Il est choqué d'apprendre que l'USS Enterprise a été retenu suite à la découverte de la tête de Data, inerte, vieillie et poussiéreuse gisant parmi les ruines de plusieurs artefacts remontant au XIXe siècle.
L'équipage a du mal à accepter la mort supposée de Data, mais Data est s’en tient uniquement aux faits qui indiquent qu’à une date future, il retournera sur la Terre du XIXe siècle, où sa mort aura lieu. Pendant ce temps, Geordi conclut que la seule espèce qui utilise des rayons trioliques et est capable d'assumer une forme humaine sur terre existe uniquement sur la planète Devidia II. L'Enterprise met immédiatement le cap dans cette direction.
À leur arrivée, Picard envoie une Away Team pour enquêter, mais insiste pour que Data reste à bord du navire. Troi détecte Des formes de vie humanoïdes mais aucune n'est physiquement présente. L'équipage conclut que les formes de vie se trouvent déphasées d'une fraction de seconde par rapport à celles de l’équipage. Étant donné que Data est le seul espoir de manipuler la distorsion temporelle, il se téléporte et met immédiatement en place un champ de force.
Il disparaît bientôt à l'intérieur du champ de force, mais communique avec le reste de l'Away Team, décrivant les formes de vie extraterrestres inhabituelles qu'il voit. Soudain, une explosion se produit et Data disparait. Disparaissant de Devidia II, il réapparaît à San Francisco, vers la fin des années 1800.
Bien que bloqué, Data s'adapte rapidement à son environnement. Il gagne les fonds qui lui sont nécessaires dans un bar en jouant au poker, loue une chambre d'hôtel et entreprend de construire un appareil de communication pour reprendre contact avec l'Enterprise.
De retour sur l'Enterprise, l'équipage conclut que les extraterrestres représentent une menace réelle pour la Terre du XIXe siècle. Ils se rendent compte qu'ils doivent rejoindre Data là-bas pour essayer de les arrêter, même si, comme lui, ils sont voués à la mort. Geordi commence à travailler sur une copie de l'appareil qui a créé le champ de force de Data, dans l'espoir de le rendre suffisamment grand pour transporter toute une équipe à l'extérieur.
Plus tard, au Ten-Forward, Picard est déconcerté par une conversation avec Guinan, qui insiste pour qu'il rompe avec la tradition et accompagne l'Away Team au XIXe siècle. Bien qu'elle ne puisse lui donner aucune explication, il se rend compte qu'elle sait quelque chose. Au même moment, sur la Terre, Data a la surprise de voir une photo de Guinan dans le journal local.
En supposant qu'elle l'a rejoint depuis le futur, Data retrouve Guinan lors d'une réception littéraire où elle joue le rôle d'hôtesse. Guinan ne reconnaît pas Data, mais elle n'est pas choquée quand il lui dit qu'ils servent ensemble sur le même vaisseau au XXIVe siècle. Elle écoute avec une grande inquiétude son histoire, révélant subtilement qu'elle non plus n'est pas de la Terre. Malheureusement, Mark Twain, l'invité d'honneur de la réception de Guinan, entend toute leur conversation.
Pendant ce temps, sur l'Enterprise, Geordi est capable de compléter son appareil, et une Away Team dirigée par le Capitaine Picard l’amène au XIXe siècle.
Au XIXe siècle, le Docteur Crusher est convaincu que les êtres de Devidia Il exploitent des épidémies comme couverture de leur ingestion d'énergie neurale humaine.
Samuel Clemens, persuadé que Data et Guinan sont des extraterrestres complotant de détruire la Terre, se cache dans la chambre d'hôtel de Data. ll entend Guinan déclarer qu'elle a localisé une caverne que les extraterrestres emploient comme site de téléportation. L'entrée se trouve dans un puits de mine.
Après avoir revêtu une tenue médicale, les membres de l'équipe de Starfleet infiltrent l'hôpital des Sœurs de l'Espérance. Crusher s'en prend à deux médecins tenant une canne qui ressemble à un Ophidien. Riker décoche un tir de phaser : ils disparaissent, abandonnant là I'Ophidien.
Pourchassé par un policier, le petit groupe s'enfuit et retrouve Data qui attendait dehors dans une voiture hippomobile. Une fois à l'hôtel de Data, Guinan annonce qu'elle a trouvé le moyen de pénétrer dans la mine.
Clemens, armé d'un Colt 45, poursuit l'équipe de l'Enterprise dans le puits. II a l'intention d'arrêter toute la troupe. Au même moment, les Devidiens se matérialisent et arrachent la « canne » ophidienne des mains de Troi. Data reprend l'Ophidien, mais son énergie le décapite.
Riker, Troi, La Forge, Crusher et Clemens suivent alors l'un des extraterrestres dans un rayon de lumière bleue, tandis que Picard et Guinan, grièvement blessée, restent avec l'autre Devidien, blessé lui aussi par la décharge d'énergie de I'Ophidien.
L'équipe de Riker se retrouve dans la caverne de Devidia ll, qui contient à présent le corps sans tête de Data. Après s'être téléporté à bord de l'Enterprise, Georgi se met en devoir de refixer la tête vieille de 500 ans sur le corps de Data. Lorsque Data est ranimé, Clemens présente ses excuses pour avoir douté de ses intentions.
Afin de se faire pardonner, il se porte volontaire pour regagner le XIXe siècle et renvoyer Picard dans le présent. L'écrivain arrive porteur d'instructions sur la manière d'utiliser l'énergie de l'Ophidien à des fins de téléportation. Picard regagne bientôt le XXIVe siècle, à temps pour assister à la destruction du site de téléportation des aliens.
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