L’USS Enterprise NCC-1701 enquête à la suite d'un appel de détresse émanant de l'USS Constellation NCC-1077. L'équipage, horrifié, découvre que plusieurs planètes du secteur ont été anéanties, puis retrouve le Constellation désemparé et gravement endommagé.
D'importantes interférences subspatiales empêchent l'officier Palmer, responsable des communications, de contacter le Constellation, dont Spock indique qu'il a épuisé ses réserves énergétiques.
Kirk, laissant Spock à bord de l'Enterprise, prend la tête d'une équipe pour aller inspecter le Constellation.
Les hommes de Scotty s'aperçoivent que les batteries de phaseurs sont hors d'usage, tout comme les moteurs à distorsion, mais que le système de propulsion par impulsion est réparable.
Kirk, McCoy et Scotty trouvent le Commodore Decker dans la salle de contrôle auxiliaire. En état de choc, il parvient néanmoins à expliquer que son vaisseau n'a rien pu faire, mais qu'il est parvenu à téléporter son équipage sur l'une des planètes avant qu'« elle » n'attaque de nouveau, détruisant le téléporteur. Sous les yeux de Decker, « elle » a détruit la planète et tué son équipage.
« Elle » est une sorte d'arme, longue de plusieurs kilomètres, que Decker et son équipage ont vu découper une planète en rondelles au moyen d'un rayon d'antiprotons. Spock analyse les journaux de bord du Constellation : il s'agit d'un genre de robot venu de l'extérieur de la Galaxie. S'il poursuit sa trajectoire actuelle, il traversera la partie la plus densément peuplée de la Galaxie.
McCoy ramène Decker à bord de l'Enterprise, qui a détecté la Broyeuse de planètes. Les deux officiers se ruent vers la passerelle, où Spock est en train d'exposer la situation à Kirk. La Broyeuse de planètes poursuit maintenant l'Enterprise, qui parvient tout juste à rester hors de portée.
A peine Spock a-t-il abaissé les boucliers pour téléporter à bord le reste du groupe de Kirk que, déjà, le robot attaque l'Enterprise. Le système de communications est endommagé. Kirk et ses hommes sont pris au piège à bord du Constellation, sans aucun moyen de contacter l'Enterprise. Kirk ordonne à Scotty d'entreprendre les travaux de réparation du Constellation.
Dans l'intervalle, la Broyeuse de planètes s'est désintéressée de l'Enterprise et se dirige vers les colonies de Rigel. Spock projette de repartir vers le Constellation pour récupérer le détachement, mais Decker fait prévaloir son grade pour prendre le commandement de l'Enterprise. Spock le met en garde : le spationef n'est pas assez puissant pour s'en prendre à la Broyeuse de planètes.
Decker refuse de l'écouter : il a l'intention de tirer sur le robot à bout portant. McCoy est furieux, mais il ne peut rien faire, pas plus que Spock. Decker met le cap droit sur la Broyeuse de planètes.
Alors que l'Enterprise s'approche de l'énorme machine, celle-ci tire sur le vaisseau. Spock avertit Decker que le spationef ne pourra pas tenir longtemps, mais le Commodore est résolu. Kirk réussit à faire fonctionner l'un des écrans de visualisation. Horrifié, il voit l'Enterprise ouvrir le feu sur la Broyeuse de planètes. Il donne alors l'ordre à Scotty de rétablir une certaine puissance.
Bientôt, l'Enterprise est gravement endommagé et essuie de lourdes pertes. La Broyeuse de planètes braque un rayon tracteur sur le vaisseau et l'attire vers sa gueule béante. Spock convainc (difficilement) Decker qu'il faut essayer de se dégager. Trop tard...
Scotty parvient finalement à donner à Kirk le contrôle des moteurs du Constellation et le Capitaine va tenter une interception. Il tire sur la Broyeuse de planètes, qui vire pour faire face au Constellation.
L'Enterprise est libre. La Broyeuse de Planètes fonce droit sur le Constellation, mais Decker tire alors, ce qui détourne derechef le gigantesque robot. Cette fois, Decker bat en retraite pour se tenir hors de portée de la redoutable machine.
Palmer parvient à contacter un Kirk ivre de rage. Le Capitaine exige de parler à Spock, qui lui fait part des dégâts subis par l'Enterprise. Decker projette d'attaquer de nouveau, mais Kirk ordonne à Spock de prendre le commandement, qui consigne Decker à l'infirmerie, puis remet le cap vers le Constellation.
À peine Decker a-t-il quitté la passerelle qu'il maîtrise un garde et dérobe une navette. Spock entre en contact avec lui et Decker lui annonce qu'il a l'intention de s'engouffrer dans l'embouchure de la Broyeuse de planètes. Bourrelé de remords, il est convaincu qu'il aurait dû périr avec son équipage. Kirk tente vainement de dissuader Decker, lequel dirige son petit appareil droit dans la gueule de l'énorme robot, où il va trouver la mort.
Sulu indique que l'explosion de la navette a provoqué une petite chute des émanations énergétiques de la Broyeuse de planètes. Les téléporteurs de l'Enterprise ayant été réparés, Kirk ordonne à Spock d'y renvoyer tout le monde, à l'exception de Scotty et de lui-même.
Le suicide de Decker lui a donné une idée. Il demande à Scotty de régler les moteurs du Constellation de façon qu'ils explosent, en lui donnant un délai de trente secondes. Il a l'intention de lancer le Constellation dans la gueule de l'effroyable machine, en se téléportant hors du vaisseau à la dernière seconde.
Dès que le dispositif de détonation est en place, Scotty regagne l'Enterprise, mais le téléporteur est aussitôt victime d'une nouvelle panne. Scotty réussit à bricoler le circuit principal, sans avoir la certitude que cette réparation de fortune tiendra.
Kirk déclenche la procédure d'autodestruction. Le Constellation s'approche de l'orifice de la Broyeuse de planètes. L'Enterprise essaie de téléporter Kirk à son bord, quand un nouveau problème de téléporteur survient. Scotty effectue une autre réparation improvisée.
Quelques secondes avant que le Constellation ne s'enfonce dans la machine de mort, Kyle réussit à opérer le verrouillage sur Kirk. Lorsque le Capitaine regagne sa passerelle, la Broyeuse de planètes n'est plus.
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