21世紀半ば。人類は、銀河系を越え、新天地を求めていた。その役目を担った光速航行の探査船ダーク・スター号は、そのすぐれたコンピューター統括により、邪魔になる不安定惑星を爆破し続けていた。乗つているのはドゥーリトル（ブライアン・ナレル）、タルビイ（ドレ・パヒッチ）、ピンバック（ダン・オバノン）それにボイラー（カル・ニホルム）の4人だ。しかし、小惑星群の嵐に遭遇し、レーザーに異常が起こった。この事態に気がついた者はいない。そして爆破作業の途中で、事件が起きた。20号爆弾が指令を無視して動き始めたのだ。20号はレーザーの故障で船体から離脱できない状態なのだ。隊員の1人が探査船の底に外から回り、爆発に備える20号に説得する。1度出された命令を徹回することはできない、とはじめは言うことをきかない20号もやっと思いとどまった。しかし、これが2度、3度と繰り返され、遂に20号は爆破を決行することにする。タルバイは、以前から信じている、いずれ蘇るといわれるフェニックス星をめざし、ダーク・スターから離れ、ドゥーリトルは、サーフボードのような鉄きれをつかんでフワフワと浮遊し、他の2人は爆破と共に塵と化するのだった。