布朗博士（克裏斯托弗•洛伊德 Christopher Lloyd 飾）總是有些稀奇古怪的發明。在一次試驗他發明的時光機器時，他找來了忘年交高中生馬丁（邁克爾•J•福克斯 Michael J. Fox 飾）。豈料實驗過程中博士被歹徒殺害了，馬丁慌亂中架著時光機逃跑，回到了30年前。
馬丁遇到了30年前的父親喬治（克利斯丁•格拉夫 Crispin Glover 飾）和母親洛蓮（莉•湯普森 Lea Thompson 飾）。馬丁一邊找尋30年前的布朗博士，好讓自己回到未來；一邊盡力撮合喬治和洛蓮，以免自己在以後消失了。但喬治為人懦弱，馬丁在撮合過程中弄巧成拙讓洛蓮愛上了自己。還有令人討厭的貝夫從中作梗，令馬丁惱怒不已。
馬丁周旋在他的雙親之間，還要盡快找到博士，想辦法回到未來……