Tras su agitado viaje entre el pasado, el presente y el futuro, Marty McFly se entera por una vieja carta de hace cien años que su viejo amigo Emmett «Doc» Brown se estrellará en 1880 al volante del DeLorean, quedando así prisionero en el lejano oeste y bajo la amenaza de Buford «Perro Loco» Tannen que ha jurado matarle. Solo tiene cinco días para encontrar a Doc y traerlo vivo al presente.

En su primer viaje en el tiempo, en 1985, Marty McFly (Michael J. Fox) cometió varios errores. En compañía de su amigo Emmett «Doc» Brown (Christopher Lloyd) y de su prometida Jennifer Parker (Elisabeth Shue), Marty tendrá que realizar un viaje hacia el futuro en la máquina del tiempo de Doc, el DeLorean: los tres viajarán al Hill Valley de 2015 para intentar acabar con la catástrofe a la que parece llevarles el destino.

El joven Marty McFly lleva una existencia anónima con su novia Jennifer. Los únicos problemas son su familia en crisis y un director al que le encantaría expulsarle del instituto, por lo que deberá hacer todo lo que esté en su mano para revertir esa situación y aparentar total normalidad. Amigo del excéntrico profesor Emmett Brown, una noche le acompaña a probar su nuevo experimento: viajar en el tiempo usando un DeLorean modificado. Sin duda alguna, se trata de una investigación realmente arriesgada pero que puede aportarles un enorme éxito en el futuro. No obstante, la prueba sale aún peor de lo esperado: unos traficantes de armas llegan y asesinan al científico. Marty se refugia en el coche y aparece transportado hasta 1955. Allí impide, a su pesar, que sus padres se conozcan y se verá en la obligación de hacer lo necesario para que vuelvan juntos. De lo contrario, él jamás podrá regresar al momento actual debido a que nunca habrá existido.