Fumetto a scopo pubblicitario per l'uscita italiana del film.
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Leonard Nimoy ricevette una copia della sceneggiatura durante le riprese di un film TV e non ne fu entusiasta, pensava che il ruolo di Spock nella vicenda non fosse chiaro. Dopo un incontro con Meyer nel quale vennero discusse varie modifiche alla fine accettò. Anche De Forest Kelley (1920-1999), alias il dottor McCoy, non ne voleva sapere: "All'inizio rifiutai di farlo. Davvero non mi piacque la prima sceneggiatura che mi fecero leggere. Era una storia troppo contorta e non funzionava. Ci fu una lunga conversazione con Harve Bennett, che ci rimase molto male. Gli dissi che avrei preferito non esserci, perché il mio ruolo non aveva significato e lo script non era al livello di un buon Star Trek." Consapevole che erano comunque previste riscritture il veterano attore aspettò e quando gli fecero leggere la versione riscritta da Meyer ne fu soddisfatto e firmò. Stesso processo per William Shatner, senza cui chiaramente la nave a quel punto non poteva salpare. Nonostante avesse diretto in precedenza un solo film Meyer aveva buona credenziali come sceneggiatore (il suo Soluzione sette per cento (1976) fu portato sullo schermo da Herbert Ross) e fu proprio la sua abilità nel rimaneggiare il copione di STII che convinse anche "il Kirk".

Le riprese dell'unità principale iniziarono il 9 Novembre del 1981, come di consueto negli studi della Paramount, a quel tempo non ancora stabilmente occupati dai Trek-set televisivi, visto che TNG era ancora qualche anno a venire. Durante le riprese Meyer cercò di ottenere da Shatner un'interpretazione di Kirk che fosse il meno "shatneriana" possibile, ripetendo i ciak molte volte fino ad arrivare a rendere l'attore annoiato, quindi meno coinvolto e, a suo avviso, migliore. Un tentativo forse anche meritevole, tuttavia destinato a fallire in partenza, perlomeno nel suo aspetto concettuale: Shatner e Kirk sono un tutt'uno e senza l'impronta, l'istrionismo e le smanie da "primadonna" del primo non ci sarebbe il secondo. Perlomeno non quello che il pubblico ha imparato a conoscere a amare. Per un altro dei ruoli di primo piano Meyer volle ricorrere ad una brava ma poco conosciuta attrice austriaca, Bibi Besch, precedentemente vista in film come Il branco e Meteor. L'attrice sarebbe poi apparsa in altri film piuttosto noti come The Day after e Tremors, e nella serie TV Falcon Crest. E' morta nel 1996 a seguito delle metastasi di un cancro al seno. Per il ruolo del figlio di Kirk, David, la scelta cadde su Merritt Butrick, attivo soprattutto in TV essendo apparso in serie come Chips, Saranno Famosi e La bella e la bestia. Sarebbe poi tornato in Star Trek al cinema nel 1984 per Star Trek III - Alla ricerca di Spock, ed in TV in The Next Generation interpretando la parte di T'Jon nell'episodio Simbiosi. E' morto nel 1989 per AIDS. Più fortunata fu invece la debuttante Kirstie Alley, scelta per il ruolo di Saavik e poi approdata a commedie di grande successo sia al cinema (Senti chi parla, A proposito di Harry) che in televisione (la sit-com Cheers). Per il laboratorio di Regula I venne con attenzione scelto un cast multietnico e le riprese principali si conclusero alla fine di Gennaio del 1982, solo con qualche giorno di ritardo rispetto a quanto previsto.

Chiaramente si fece un gran parlare da parte della stampa dell'annunciata morte di Spock, non solo negli USA. L'inviata da New York di TV Sorrisi e Canzoni scriveva, nel Dicembre 1981, che "si è sparsa la voce che alla fine del film Mr. Spock, l'impassibile abitante del pianeta Vulcano dalle orecchie a punta, muore. La reazione dei fans - i cosiddetti trekkies - è stata immediata: più di 15 mila lettere che minacciano di boicottare il film se la Paramount osa far fuori il loro adorato Mr Spock. Possibile che a Hollywood non sappiano, hanno scritto alcuni, che senza la logica astrale di Mr Spock l'astronave U.S.S. Enterprise non sopravviverebbe un istante?". Le successive incarnazioni Trek hanno dimostrato che questo teorema era quanto meno discutibile, tuttavia a quel tempo certamente il tutto fu utilizzato dalla produzione per attirare l'attenzione dei media sul film. La scena madre della morte di Spock venne di riscrittura in riscrittura sempre più posticipata, slittando alla fine del film. Girarla, ricorda Nimoy parlando a Starlog, fu molto difficile: "Mi sentivo davvero molto nervoso per quello che stavamo per fare. Il giorno in cui la girammo c'era molta emozione, avevo quasi paura di farla, cercavo quasi qualcuno che se uscisse con una scusa per non farla, trovare un argomento al quale attaccarsi. E' stato molto intenso e mi sento ancora in quel modo quando la rivedo. E' una scena commovente e ne sono soddisfatto nel contesto del film. Penso che l'abbiamo fatta bene. Penso che sia stata fatta con sincerità e onestà."