L'explosion de l'étoile Beta Niobe est imminente. Le Capitaine Kirk, le Dr McCoy et le Commander Spock se téléportent sur Sarpeidon pour enquêter sur la disparition de la population.
Ils se matérialisent dans une librairie où ils découvrent un vieil homme, Mr Atoz, qui leur déclare avoir mis son peuple en sécurité. Atoz montre à Kirk et ses compagnons les disques contenant les archives de toute l'histoire de sa planète contenues dans un appareil appelé Atavachron.
McCoy découvre un disque consacré à l'âge glaciaire, alors que Kirk en repère un correspondant à une période similaire au 17ème siècle Terrien.
Soudain, Kirk entend un cri de femme provenant d'une arche de pierre située derrière lui, malgré les protestations d'Atoz il se précipite et disparait en bondissant à travers l'arche.
Quelques secondes plus tard, il est suivi par Spock et Mc Coy. Kirk se retrouve à une période de temps correspondant à celle qu'il a aperçu avant de passer au travers du portail, par contre Spock et McCoy se retrouvent piégés à un âge glaciaire.
Le Capitaine se lance sur les assaillants de la jeune femme, mais lorsqu'il répond aux voix de Spock et McCoy à travers le portail, il est arrêté pour sorcellerie.
Pendant ce temps, McCoy est près de mourir de froid. Une jeune femme nommée Zarabeth leur offre un abri dans sa caverne. Elle est exilée à cet endroit par le tyran Zor Khan après que ses partisans aient comploté contre lui. Zarabeth leur apprend qu'ils ne pourront plus retourner vers le futur.
Lorsque peu à peu Spock perd sa maitrise habituelle, McCoy regrette que le Vulcain, en reculant de 5000 ans dans le passé ait repris la voie barbare de ses ancêtres. Kirk trouve également un allié en la personne du procureur, venant lui aussi du futur. Il aide Kirk à repasser le portail pour retourner à la librairie, mais une fois de retour, ce dernier se heurte à plusieurs répliques d'Atoz que ce dernier a créées pour lui servir d'assistants. Malgré cela, Kirk parvient à forcer Atoz à utiliser le disque correspondant à la période glaciaire.
Pendant ce temps, Zarabeth leur avoue qu'elle a elle-même décidé de ne pas retourner via le portail. Spock et McCoy se dirigent alors vers elle et entendent les appels de Kirk provenant de la librairie. Spock hésite à quitter Zarabeth, mais finalement McCoy et lui franchissent le portail au moment où Atoz se précipite pour gagner la période du passé de son choix.
L'Away Team est alors rapidement téléportée à bord de l'USS Enterprise NCC-1701 juste avant que Sarpeidon ne soit détruite par l'explosion de la Nova Beta Niobe.
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