Марти, обычный подросток, с помощью удивительного изобретения — машины времени, которую создал его друг, профессор Док Браун, совершает невероятное путешествие. Он переносится из 1980-х годов в далекие 1950-е, где сталкивается с совершенно иной эпохой.
В этом прошлом Марти неожиданно встречает своих будущих родителей, которые в то время сами были подростками, а также знакомится с молодым Доком Брауном, ещё не ставшим известным учёным. Эти встречи ставят его перед неожиданными вызовами и открытиями.