A U.S.S. Enterprise fedélzetén Kirk admirálissal, Spock kapitánnyal és az Akadémia néhány kadétjával, rutin tanulóküldetésre indul. Eközben Dr. Carol Marcus és fia, David, sikeresen fejezik be a Teremtés (Genezis) - amely képes élet teremteni oda, ahol még nincs - projekt szimulációját a Regula I.-es űrlaboratóriumban.

A U.S.S. Reliant Terrel kapitánnyal és Chekovval a Ceti Alpha VI-ra érkezik, hogy életjeleket keressenek rajta. Amikor lesugároznak Khan Noonien Singh, akit Kirk száműzött ide 2267-ben, elfogja őket. A bolygó egyik élőlényét felhasználva Khan és emberei irányításuk alá veszik a két föderációs tisztet, és a Reliantet. A Reliant egy üzenet után a Regula I űrlaboratórium felé veszi az irányt. Az Enterprise is idetart, hogy fényt derítsenek Marcus panaszainak okára.

A laborhoz érve a Reliant váratlanul megtámadja az Enterprise-t. Khan felfedi kilétét Kirk előtt. A súlyosan megsérült Enterprise-t Kirk menti meg egy csellel, amivel a Relianten is komolyabb károkat okoznak. Kirk és csapata a Regula I-re sugároznak, és a legtöbb tudóst holtan találják. De Dr. Marcust és fiát - akiről kiderül, hogy Kirk fia -, valamint Terrellt és Chekovot életben találják, és Marcus a Teremtés torpedót is megmutatja. Khan Terrell segítségével megtudja a torpedó helyét, és azt a Reliantre sugároztatja. Miután Terrell inkább magát öli meg, mintsem Kirköt, és Chekov is "felszabadul", Marcus megmutatja Kirknek, hogy mire is képes a Teremtés.

Nem sokkal később az admirális újra kapcsolatba lép az Enterprise-szal, és felsugároznak. A két sérült hajó újra "egymásnak esik", de most a Reliant húzza a rövidebbet. Khan abban a reményben, hogy a robbánástól az Enterprise is megsemmisül, élesíti a Teremtés torpedót. A hibás térhajtóművel az Enterprise nem tudna elmenekülni, ezért Spock belép a radioaktív kamrába, hogy megjavítsa a hajtóművet. McCoy figyelmezteti a vulkánit, hogy ebbe belehal, de Spock elkábítja, és nekilát a munkának. Amikor a torpedó felrobban az Enterprise-nak sikerül teretváltania, és megmenekül.

Spock belehal a sugárzásba, de a Teremtés segítségével egy teljesen új nap és bolygó születik a csillagködből. Spock testét pedig a temetési ceremónia után kilövik az űrbe...