Симпатични седамнаестогодишњак, Марти Макфлај, са мајком и браћом живи у малом Хил Велију. Једне вечери упознаје инспиративног научника, доктора Брауна. Браун је од либијских терориста украо плутонијум и, уз помоћ њега, од старог аутомобила направио времеплов којим може отпутовати у будућност или у прошлост. Покрадени терористи га прогањају и он заједно са Мартијем бежи у прошлост – у њихов градић пре 30 година. Марти у прошлости упознаје своје родитеље које мора да споји како би он дошао на свет.

Марти Макфлај и доктор Емет Браун имају нов задатак. Желећи да помогну својим потомцима, Марти и његова девојка морају да отпутују у 2015. годину да би изашли на крај са младим деликвентом, Грифом, сином насилника Бифа. Марти полази за руком да га надмудри, а пре него што се врати у 1985. годину, купује спортске новине надајући се да ће зарадити новац кладећи се на утакмице за које већ зна резултат. Међутим, доктор Браун не одобрава Мартијев план и баца новине. Прислушкујући разговор, Биф у новинама види прилику да се обогати. Узима новине и путује у 1955. годину, где ће, уз помоћ резултата објављених у часопису, зарадити милионе. Да би спасио свет од садашњице у којој царује Биф, Мартијев пут у будућност овога пута је много компликованији - он мора да реши проблеме у три испреплетана временска раздобља.

Марти Макфлај добија писмо (старо седамдесет година) од свог пријатеља, доктора Брауна, који га обавештава да се повукао у претходни век да би живео мирније на Дивљем западу. Доктор му открива да је сакрио делорен аутомобил-временску машину у напуштеном руднику надомак града. Када Марти открије да је доктор умро одмах после писања писма, он одлучује да нађе аутомобил и спасе свог пријатеља. У међувремену, доктор се заљубио у мештанку из градића у коме живи и схвата да не може да се крије у прошлости од проблема које је проузроковао у временском току у претходне две авантуре. Он одлучује да се врати у садашњицу са Мартијем, али пре тога морају да реше неколико 'ситница'.

Млади Вилијам у петнаестој години, добија прилику свог живота – треба да напише чланак за музички часопис тако што ће извештавати са вишенедељне турнеје популарног бенда. Са неколико долара у џепу, Вилијам креће на незабораван пут, а савет старијег колеге да се никада не зближава с рок-звездама одмах пада у воду...