Марті МакФлай (Майкл Джей Фокс / Michael J. Fox) - школяр із міста Гілл Веллі в Каліфорнії. Його батькові Джорджу МакФлаю (Кріспін Гловер/Crispin Glover) постійно дістається від начальника Біффа Таннена (Томас Вілсон/Thomas F. Wilson), колишнього кавалера матері Марті Лоррейн МакФлай (Леа Томпсон/Lea Thompson). Марті дружить з ексцентричним ученим - доктором Емметом Брауном (Крістофер Ллойд/Christopher Lloyd), якого він кличе просто "Док".
Одного разу Док розповідає Марті, що винайшов машину часу. Для того, щоб перенестися в будь-який часовий період, потрібно лише сісти в автомобіль марки ДеЛореан (DeLorean), увімкнути ядерне джерело енергії, виставити потрібний час і розігнатися. Того ж вечора Марті переноситься в листопад 1955 року, де знайомиться зі своїми батьком і матір'ю - тоді ще школярами. Волею випадку Лоррейн закохується в Марті, а не в Джорджа, що загрожує тимчасовим парадоксом. Адже якщо мати Марті не вийде заміж за його батька, Марті ніколи не з'явиться на світ. Отже, йому потрібно відновити хід історії і повернутися у свій час. Марті звертається по допомогу до молодого Доку Брауна. У минулому немає ядерного джерела енергії, тому єдиний спосіб відправити Марті назад - використати силу природи. Док і Марті знають, що в певний день у годинник на міській ратуші вдарить потужна блискавка. Але чи вдасться Марті з'єднати Лоррейн і Джорджа, розігнати ДеЛореан і перенестися назад у 1985 рік? І як його дії в минулому змінять життя родини МакФлай?