惑星バリモトロンには、過去を再現するタイム・ボーテックスと呼ばれる空間があった。ある歴史学者が、タイム・ボーテックスでバルカン人スポック家の家系を調べている時、再現されたその過去の中で、実際の過去とは違った経過が出現してしまった。スポックが少年時代、度胸だめしを受けた時、獣に襲われて死んでしまったのだ。その間違った過去が出現した以上、スポックは現在生きているはずがない。そこで、もし本当に死んでいたとすれば、今はこうなっていたであろうという現在が出現してしまった。スポックの代わりにエンタープライズ号には、アンドリア人が部署についていて、スポックが戻って来た時には、彼のことを誰も知らないと言う。

奇怪な星雲が銀河系宇宙に侵入。分析の結果、星雲は雲状をなした巨大な生物であることが判明したが、時すでに遅くエンタープライズ号も又、星雲に呑み込まれてしまった。しかも星雲の体内には、銀河系宇宙のすべての物質を破壊する反物質体でできた消化器官を備えていた。エンタープライズ号は反物質体の接近をふり払うために、プロテクター・バリアを張りめぐらし星雲の体内から脱出すべく出口を探す。

第6宇宙圏では、7年目ごとに地球の宇宙船が行方不明になっていた。その7年目に当たる今年、エンタープライズ号は第6宇宙圏にパトロールに向かった。すると、船内の男性乗組員は、妖しげな音楽と共に美女の幻に捕らわれ、正気を失ってしまった。探知機調査の結果、それは惑星トーリアンから発信している電波に原因があると判明、カーク等は調査に上陸した。彼等はそこに住む女性ばかりの住民に捕らえられ、彼女たちにエネルギーを吸収された。このためカーク等は、1日10年の割で年老いていく。

ある惑星に穀物クアドロトリティケールを輸送していたエンタープライズは、クリンゴン船から宇宙商人シラノ・ジョーンズを救出する。彼はすさまじい勢いで繁殖する小動物トリブルをまたしてもかかえていたが、品種改良を加え大繁殖を防いでいるという。しかし…。

エンタープライズ号は、流星に衝突して漂流中と思われる宇宙ボートを発見し、パイロットのカーターを救助した。カーターは貿易を営む実業家として有名だったが、5年前に行方不明となり死んだと考えられていた。彼のフィアンセ、アン中尉は大喜びするが、カーターは実は変身自在のベンドリア人が化けたものだった。彼はカーク船長に化け、エンタープライズ号を敵国ロムラン軍の領域に向かわせる。

新たに発見された惑星ファイロスには植物から進化したというファイロス人が住んでいた。ファイロス人の話によると、この惑星にはケニクリアスと称する支配者がいて、宇宙の平和を守るために強大な人間を作ることを研究しているという。そのケニクリアスはスポックをさらい、彼の体から細胞をとり出して巨大なもう1人のスポックを作り出した。このため元のスポックは精神を奪われ、仮死状態に陥ってしまう。

エンタープライズ号は、銀河系宇宙の中心部へ調査に向かい、異様な惑星メーガスに捕らえられた。メーガスは自分の希望する“信念”を抱けば、それが必ず実現するという、地球人から見れば、まさに魔法の世界だ。メーガス人はエンタープライズ号の乗組員を地球人なるが故に裁判にかけた。その昔、メーガス人が地球へ上陸した時、持ち前の魔法を使ったため、地球人から悪魔として厳しく罰せられたことがあった。メーガス人はその復讐を今、成し遂げようというのだ。

エンタープライズ号の面々は久しぶりに休暇を楽しむため、楽園の星といわれる“惑星バカンス”に上陸した。地下に設けられたコンピュータ・センターが、地上へロボットを動かして“不思議の国のアリス”の世界を作ったりして、乗組員たちを楽しませていた。ところがそのロボットたちが急変して、一斉にカーク等に襲いかかった。調査を進めていくうちに、犯人は地下室のコンピュータであることが判明した。コンピュータは長い間、人間に接しているうちに、知識を蓄え生き物と化していたのだ。

宇宙のペテン師ハリーは、偽物の薬を売っては宇宙を渡り歩いていた。カーク等はハリーを逮捕。連行中、ハリーはまたもや愛の薬と称し、看護婦チャペルに偽物を与え、隙を伺って逃げようとした。愛の薬とは、これを好きな人につければ、その人から愛が得られるというものだった。チャペルがスポックに薬をつけてみると…。

エンタープライズ号は飛行中、ある惑星から衝撃波を受け、このため乗組員全員の体が縮小するという災難に陥った。衝撃波がどういう性質のものかは判らなかったが、人間の縮小が始まると、身長が1ミリにまで小さくなることが判明した。そうなると乗組員はもはや宇宙船のコントロールができなくなる。

銀河系宇宙のトライアングルと呼ばれる領域では、過去数百年間にわたって数多くの宇宙船が行方不明になっていた。エンタープライズ号はその調査に向かったが、宿敵クリンゴンのパトロール船と遭遇し、戦火を交えた。そのうち敵のパトロール船クロッソス号の姿が突然消えた。不審に思ったカーク船長は、同じ位置に急行した。するとエンタープライズ号もいつしか別の世界に移されていた。そこにはこれまで行方を絶った宇宙船の残骸が無数に散らばっていた。

カーク等は、惑星アルゴに地震研究のため上陸した。惑星アルゴは、かつて陸地が多かったが、大地震のため陸が沈み、ほとんど海と化しているのだ。海上でカーク等は、猛獣海トカゲに襲われ、カークとスポックが失神した。気がつくと、体に突然変異が起こり、水中にしか生きられない体になっていた。原因を調べるうちに、海中人種アーカン族に遭遇。彼等が水に溺れている2人を発見し、注射の結果、突然変異を起こさせたのだという。そして、元の体に戻す方法は廃墟の神殿にあるが、それを見ることは部族の掟に反するという。

十万年前に、惑星スレーバーの種族が宇宙を支配し、大宇宙帝国を築いた時代があった。彼等は文明の利器を、“タイムレス・ボックス”と言われる箱の中に入れて各惑星に残していた。箱の中は時間が停止しているので、たとえ食物でも腐ることがない。スポック等はそのひとつを宇宙艇で輸送中、立ち寄った惑星ベーター・レアーで、クーガン星人に奪われてしまった。箱を開けると、中からは変幻自在に変わる武器が出てきた。スポック等とクーガン人との間で、激しい争奪戦が始まる。

惑星ラクトラで科学調査隊が行方不明になった。エンタープライズ号が急行し、カーク等が上陸して捜索に当たった。ところが奇妙な動物に遭遇し、カーク等3人の捜索隊は捕らえられ、バリアを張りめぐらした檻に入れられてしまった。周囲の様子から、そこは惑星ラクトラの動物園であることがわかった。奇妙な形の動物はラクトラ人で、彼等は人間という珍しい動物を見つけ動物園に収容したのだ。

惑星スカーは、かつては軍事力を宇宙に誇った一大帝国であったが、平和主義者アラーが現れてからは、スカー人は平和な暮らしを送るようになった。アラーが死んだ後、スカー人はアラーの魂を“8の字リボン”に託し、永遠の神として保存した。ある日、その魂が何者かに盗まれ、犯人は銀河連盟の者であるとの情報が流れた。このことがスカー人全体に知れれば、たちまち軍国スカーが復活し、銀河連盟と大戦争を起こしかねない。　カーク船長等は、他の銀河連盟の星人たちと、アラーの魂を捜索する。