L'Enterprise répond à un signal de détresse émanant d'une planète identique en tout point à la Terre. Le capitaine Kirk, Spock, McCoy, Janice Rand et des gardes se téléportent sur place, et découvrent une ville abandonnée depuis plusieurs siècles. Spock émet l'hypothèse d'un signal automatique. Ils sont attaqués par un être fou à l'apparence horrible, avec un esprit d'enfant. Celui-ci meurt d'une crise cardiaque sans qu'ils ne puissent le sauver : McCoy explique que son corps a vieilli de manière anormalement rapide.
Le groupe explore les ruines et découvre une jeune adolescente terrifiée, Miri. Celle-ci semble âgée d'environ treize ans. Jim parvient à établir un lien avec elle. Pendant ce temps, Spock explore la ville avec les gardes. Ils entendent des bruits d'enfants, qui leur lancent dessus des débris, sans jamais se montrer. Spock détermine qu'ils sont trop sauvages et connaissent trop bien les lieux pour pouvoir être approchés.
Après avoir calmé Miri, Kirk apprend que les adultes sont morts d'une maladie les ayant rendus fous et violents, et que les enfants ont dû se cacher pour survivre. McCoy comprend qu'une épidémie a frappé ce monde. C'est alors que Miri découvre horrifiée sur la main du capitaine les mêmes marques bleues que portent les malades.
L'adolescente emmène le groupe dans un hôpital abandonné, où McCoy emploie le matériel pour examiner des tissus de peau du groupe afin d'essayer de déterminer le virus responsable de la maladie. Tout le monde est malade sauf Spock, qui est demi-Vulcain, mais demeure porteur de la maladie et ne peut donc retourner sur le vaisseau. McCoy fait téléporter du matériel moderne, pendant que Spock explore les archives. Il découvre que les scientifiques de l'époque ont mené un projet pour prolonger la vie, mais une erreur a tué tous les adultes. Les enfants vieillissent toujours très lentement, et meurent à l'adolescence.
Kirk emploie son lien avec Miri pour trouver les autres enfants afin d'obtenir davantage de réponse. Dans un bâtiment abandonné, Jahn, leur leader et le plus âgé, s'interroge avec les autres enfants sur le retour des adultes. Ils en ont peur et ne leur font pas confiance. Ils décident de voler leurs communicateurs. Lorsque Jim rentre dans le bâtiment avec Miri, les enfants prennent peur et s'enfuient. Louise, une adolescente infectée, l'attaque. Il l'assomme avec son phaser, avant de découvrir choqué qu'il l'a tuée. Miri, effondrée, explique qu'elle était un peu plus âgée qu'elle.
Spock calcule que Miri n'a plus qu'un mois devant elle, son crush pour Jim accélérant le processus. Les adultes ont seulement une semaine, et même moins avant de devenir fous. Les recherches progressent lentement, et le désespoir monte. Les choses empirent lorsque les enfants volent les communicateurs, après avoir attiré le trio en dehors du laboratoire. Sans eux, ils ne peuvent pas échanger avec le vaisseau.
Au bout du troisième jour, la tension devient insupportable, et les disputes commencent à éclater. Janice craque et s'enfuit en pleurant : Kirk la suit et découvre qu'elle aussi est atteinte par le virus. La jeune femme, bouleversée, admet ses sentiments à son égard. Lorsque Kirk tente de la réconforter en la prenant dans ses bras, Miri, jalouse, se venge en attirant Janice dans un piège pour la faire capturer par les autres enfants.
Alors que le Docteur McCoy pense avoir trouvé un potentiel vaccin mais ne peut pas tester le dosage sans l'aide du vaisseau, Kirk comprend que Miri est liée à la disparition de Janice et se met en colère. Il lui révèle alors le sort à venir des enfants, et tous deux découvrent horrifiés que Miri est aussi malade. Celle-ci l'emmène alors dans le bâtiment où se trouvent les enfants et Janice. Epuisé et mourant, le capitaine peine à les convaincre, faisant face à l'hostilité de Jahn, qui semble jaloux de son lien avec Miri. Les enfants s'en prennent à lui physiquement, sous les yeux horrifiés de Miri. Celle-ci montre son bras bleu, mais ce n'est que lorsque Kirk accuse les enfants de se montrer aussi violents que les adultes qu'ils l'écoutent enfin.
Pendant ce temps, McCoy, désespéré, profite de l'absence de Spock pour s'injecter le vaccin expérimental. Il crie à l'agonie et s'effondre, attirant l'attention de Spock et des gardes, juste avant que le capitaine Kirk revient dans le bâtiment avec les enfants, Janice et les communicateurs. Celui-ci assiste choqué à la scène, avant qu'ils ne découvrent que le vaccin fonctionne, provoquant l'admiration de Spock.
De retour sur le vaisseau, Kirk échange avec Spock, McCoy et Janice. Une équipe médicale et éducative va s'occuper des enfants. Janice commente que Miri aimait vraiment le capitaine, qui comprend le sous-entendu et la rejette fermement, provoquant l'amusement de McCoy.
