Подросток Марти оказывается в пятидесятых годах благодаря машине времени, которую сконструировал его приятель, учёный по имени Док Браун. В этом прошлом он сталкивается со своими собственными родителями, которые в тот момент сами ещё учатся в школе, а также с самим изобретателем, тогда — молодым человеком.
Путешествие из восьмидесятых в прошлое полностью меняет его реальность. Марти приходится действовать осторожно, чтобы не нарушить ход событий и случайно не помешать собственной будущей жизни.