L'USS Enterprise arrive sur la planète M-113, pour assurer l'approvisionnement et des examens médicaux aux seuls habitants connus de la planète, le professeur Robert Crater et sa femme Nancy. Tous deux travaillent dans une station de recherche archéologique.
Le capitaine Kirk, le médecin-chef Leonard McCoy et le membre d'équipage Darnell se téléportent sur la planète. Kirk taquine son ami McCoy sur son attirance envers Nancy dix ans plus tôt. A la station de recherche, tous trois voient une apparence différente de Nancy : McCoy telle qu'elle était quand il l'a rencontrée pour la première fois, Kirk telle qu'elle devrait ressembler pour son âge, et Darnell comme une séduisante femme blonde qu'il a rencontrée sur une autre planète. Lorsque Nancy part chercher son mari, elle invite Darnell à se joindre à elle.
Le professeur Crater est réticent à l'idée d'être examiné : il insiste qu'ils n'ont besoin que de tablettes de sel. Avant que McCoy n'a pu terminer son examen, ils entendent un hurlement à l'extérieur. Ils trouvent Darnell mort, avec des taches rouges en forme de cercle sur le visage, et une racine de plante dans la bouche. Nancy, choquée, se tient par-dessus-lui, et explique qu'elle n'a pas pu l'empêcher de goûter la plante.
A bord du vaisseau, le Premier Officier, Spock, analyse la plante. Il confirme qu'elle est toxique, mais des taches rouges ne sont pas un de ses symptômes. McCoy conduit un examen médical, et avec Spock, détermine que le sol a été drainé du corps de Darnell. Kirk retourne sur la planète avec lui et deux autres membres d'équipage, Green et Sturgeon. Il demande au professeur Crater que lui et sa femme restent à bord du vaisseau jusqu'à ce qu'ils trouvent ce qui a tué Darnell. Crater court chercher sa femme. Nancy a tué Sturgeon et Green : leurs visages montrent les mêmes marques rouges que Darnell. Nancy prend alors la forme de Green, et retrouve Kirk et McCoy. Ils retournent sur le vaisseau avec le corps de Sturgeon.
Le faux Green explore les corridors, harcelant plusieurs membres d'équipage et en tuant un. Il prend la forme de McCoy après s'être assuré que le vrai docteur est parti dormir. Pendant ce temps, Spock confirme que les scans ne repèrent qu'une seule personne sur la planète : Crater. Kirk et Spock y retournent afin de le capturer. Ils trouvent le corps du vrai Green avant que Crater essaie de les effrayer en leur tirant dessus. Après qu'ils l'aient assommé, Crater révèle que la vraie Nancy a été tuée un an auparavant par la créature, le dernier membre d'une civilisation de métamorphes se nourrissant de sel. La créature a continué de prendre l'apparence de Nancy par affection pour Crater, qui l'a nourrie, la comparant au buffalo, une espèce disparue. Le capitaine Kirk avertit le vaisseau de l'intrusion, et le groupe retourne à bord.
Crater refuse de les aider à identifier la créature. Kirk ordonne au faux McCoy de lui administrer un sérum de vérité. Lorsqu'il revient à l'infirmerie, le capitaine découvre Crater mort, et Spock blessé. Le sang du Vulcain l'a rendu incompatible avec la créature. De retour sous sa forme de Nancy, celle-ci tente de trouver refuge chez McCoy. Elle est poursuivie par Kirk, mais McCoy s'interpose, permettant à la créature d'attaquer le capitaine. Horrifié, McCoy l'abat, même après qu'elle ait repris sa forme réelle et plaidé pour sa vie.
Plus tard, alors que l'Enterprise quitte l'orbite de la planète, Kirk dit à Spock penser au buffalo.
