Après avoir échappé de justesse à l'attraction gravitationnelle d'un trou noir, l'USS Enterprise NCC-1701 est en piteux état. Le Capitaine Kirk demande à Uhura d'entrer en contact avec Starfleet, elle ne réussit pas et capte une émission de radio au sujet des premiers alunissages. L'Enterprise a été projeté en arrière dans le temps, jusqu'à la fin des années 1960.
L'US Air Force a détecté la présence de l'Enterprise et dépêché un appareil d'interception qui établit un contact visuel. Pour le tenir à distance, Kirk fait appel à un rayon tracteur, mais l’avion n'y résiste pas et le pilote est téléporté à bord du spationef.
Kirk rejoint, le Capitaine John Christopher dans la salle de téléportation et présente ses excuses pour la destruction de son avion. Tout en le vers la passerelle, Kirk explique que le vaisseau et son équipage viennent du futur. A leur arrivée, Spock annonce à Kirk que l'Enterprise est en orbite stabilisée et que ses déflecteurs le dissimuleront.
Kirk convoque une réunion dans ses quartiers et expose la situation à son hôte. Il est trop périlleux de le renvoyer sur Terre alors qu'il a eu cet aperçu du futur. Selon Spock, la contribution de John Christopher ayant été négligeable, il ne représentera pas une perte au regard de l'histoire. L'aviateur ne s'en laisse pas conter : il est de son devoir de faire son rapport sur ce qu'il a vu, de plus, il a une femme et des enfants sur la Terre.
Plus tard, Christopher tente de s'évader. Kirk et Spock le rattrapent dans la salle de téléportation, puis l'emmènent à l'infirmerie, où Spock fait part d'une nouvelle complication : il avait omis de vérifier le rôle de la famille de Christopher.
Or son fils Sean Jeffrey Christopher, non encore né, est appelé à diriger le premier voyage réussi d'une sonde spatiale entre la Terre et Saturne. Pour que l’histoire suive son cours normal, il faut renvoyer John Christopher.
Kirk se dit que, s'il peut récupérer toute preuve indiquant que Christopher a vu l’Enterprise, il sera possible de le renvoyer sur Terre sans mettre l'histoire en danger. Pendant ce temps, Spock envisage une solution pour que l'Enterprise regagne sa propre époque.
Kirk et Sulu se téléportent au sein de la base aérienne où sont stockés les indices, et se rendent dans la salle des ordinateurs. Ils sont surpris par un garde qui s'empare de leur ceinture avec tout son équipement. Spock tente alors d’entrer en contact avec eux et en essayant de répondre, le garde active involontairement le signal d'urgence du communicateur et a sa grande stupéfaction, il est aussitôt téléporté à bord de l'Enterprise.Après s'être emparés des archives informatiques, Kirk et Sulu se rendent au labo photo pour y récupérer les images prises par l'avion de Christopher. Ils trouvent assez facilement mais déclenchent-une alarme silencieuse. Kirk tombe alors sur trois autres gardes, une bagarre éclate permettant à Sulu de regagner l’Enterprise pendant que le Capitaine est fait prisonier.
À bord de l'Enterprise, Christopher indique à Spock l'endroit où Kirk est détenu et insiste pour faire partie de l'équipe qui va se porter au secoure du Capitaine de Starfleet. Spock accepte mais refuse de confier un phaser à Christopher.
Téléporté à proximité du lieu de détention, les gardes sont rapidement maitrisés. Alors que le petit groupe s'apprête à regagner l'Enterprise, Christopher, se saisit d'un pistolet et refuse de repartir afin de révéler tout ce qu’il sait. Spock se glisse derrière lui et le neutralise d'un pincement neural.
De retour sur le vaisseau, Spock dévoile son plan pour regagner le futur : faire appel à un effet de fronde en contournant le soleil pour acquérir la vitesse nécessaire. Au cours du voyage on effectuera un bref retour dans le passé pour ramener Christopher et le garde à un moment antérieur à celui où se sont déroulés les événements auxquels ils ont assisté, ce qui supprimera tout danger de paradoxe temporel.
Aprés avoir déposé Christopher et le garde là où il faut, le spationef accélère à travers les siècles et décélère à l'approche de l'époque voulue. Les contraintes imposé au vaisseau sont considérables et les moteurs sont près de flancher, mais finalement l'Enterprise s'immobilise.
Tandis que chacun regagne son poste, Uhura rapporte l'arrivée d'un message émanant de Starfleet. Souriant, Kirk lui communique sa réponse : "L'Enterprise est de retour."
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