馬丁（Michael J. Fox 飾）才回到現實世界與女友團聚，布朗博士（Christopher Lloyd 飾）就心急火燎地把他們帶到了30年後的未來世界，原來這一次是馬丁未來的兩個孩子因參與搶劫鋃鐺入獄，博士要攜馬丁一起阻止悲劇發生。
周旋一番後，兩個孩子被成功挽救，但三人回到現實世界後，卻發現周遭發生了天翻地覆的變化，世界被貝夫（Thomas F. Wilson飾）所控制，馬丁的父親喬治慘死，母親洛蓮（Lea Thompson 飾）竟然成了貝夫的妻子！
這一切都是因為時光機器的秘密不慎被未來的老貝夫識破，他偷偷回去搗鬼，竟因此使得整個世界都在他的掌握下！馬丁與博士再次踏上時光穿梭的征途，希望將世界扳回正軌。