Marty McFly è stato catapultato per errore nel 1955, grazie alla macchina del tempo ideata dal suo amico scienziato Doc. Non avendo più "carburante" per poter tornare nel futuro si rivolge alla versione più giovane di Doc, che nonostante l'incredulità iniziale si farà in quattro per aiutarlo. Ma nel 1955 non è solo Doc ad essere più giovane, Marty infatti si imbatte casualmente nei suoi genitori, all'epoca teenager, ma l'incontro aggiungerà altri problemi.

Il liceale Donnie Darko, in preda ad un attacco di insonnia, esce dalla casa dei genitori e incontra uno spaventoso coniglio gigante di nome Frank, che gli dice che il mondo finirà tra 28 giorni, 6 ore, 42 minuti e 12 secondi.

Il film comincia dove terminava il primo capitolo, ovvero con Marty e Jennifer che partono insieme allo scienziato Doc, inventore della macchina del tempo, per il 2015 allo scopo di evitare che il futuro dei loro figli possa essere in pericolo. Ma la situazione precipita e ad essere in pericolo non è più il futuro, ma il passato. Marty dovrà tornare nuovamente nel 1955 e...

Anno 2029: un computer chiamato Skynet sta lottando contro un gruppo di resistenza umana, dopo aver distrutto l'umanità nel 1997. Skynet manda nel passato uno dei suoi guerrieri, un cyborg di sembianze umane chiamato Terminator, per uccidere Sarah Connor, la madre del leader della resistenza, prima che dia alla luce suo figlio. La resistenza manda un guerriero di nome Kyle Reese nel 1984 per proteggere Sarah.

Per questa terza, conclusiva, puntata della trilogia, Marty McFly è costretto a tornare indietro nel tempo fino al 1885 per salvare Doc, che vi era stato catapultato al termine del secondo capitolo. Questa volta tornare nel futuro sarà ancora più difficile.

Nonostante l'ordine di non intervenire nello scontro tra la flotta stellare ed i "Borg", l'Enterprise si rivolge verso la Terra e riesce a distruggere la nave aliena. Non c'è neppure il tempo di festeggiare che una navicella di salvataggio Borg, espulsa dal veicolo madre, fugge ed intraprende un viaggio a ritroso nel tempo verso la Terra del post conflitto atomico per "assorbirne" tutti gli abitanti ed impedire il primo contatto con una razza aliena, quello che le avrebbe consentito il decisivo passo evoluzionistico verso la Federazione unita dei pianeti. L'Enterprise la segue, ma mentre cerca di assicurare che la storia abbia il giusto corso, viene invasa dagli stessi cibernetici extraterrestri che di nascosto salgono a bordo ed iniziano ad assorbire i membri dell'equipaggio.

L'ammiraglio Kirk e il suo equipaggio decidono di tornare sulla Terra con lo Sparviero (ribattezzato HMS Bounty) catturato ai Klingon nel precedente episodio (Star Trek III: Alla ricerca di Spock), tutti rassegnati a subire la corte marziale per avere sottratto e distrutto la nave stellare USS Enterprise. Avvicinandosi al pianeta ricevono però un messaggio che avvisa che la Terra è sotto l'attacco da parte di una misteriosa e invulnerabile sonda spaziale aliena, che cerca di mettersi in comunicazione con le balene megattere, la cui specie però è estinta da tempo.

Mike Arlan è un giovane studente di scienze che deve presentare una relazione al suo professore, altrimenti rischia di non passare l'esame. Insieme ad una sua compagna, penetra di nascosto in un vecchio deposito militare dove trova uno strano oggetto di metallo che attira la sua attenzione e decide così di farlo passare per la sua ricerca.Collegandolo ad una presa di corrente, si accorge, insieme ad un suo amico, che questo particolare congegno può materializzare oggetti provenienti da epoche diverse. Non solo, mostrandolo al loro professore di scienze Bob, egli viene risucchiato dalla strana macchina, scomparendo davanti ai loro occhi.I ragazzi capiscono di avere tra le mani una specie di macchina del tempo capace di abbattere le barriere dimensionali, che per funzionare ha bisogno continuamente di corrente elettrica.

In un futuro non troppo lontano, l'uomo è in grado di viaggiare nel tempo. Tuttavia è severamente vietato viaggiare nel passato per motivi che esulino dallo studio e la ricerca. Agenti speciali, i poliziotti del tempo, vigilano per contrastare gli abusi ed evitare che si viaggi nel passato senza autorizzazioni e con lo scopo di cambiare la storia. Quando l'agente Chan si accorge che il collega Miller è arrivato fino al 1940 per uccidere Hitler, tra i due scoppia un conflitto che avrà conseguenze tragiche.

La storia ruota attorno a un uomo che cerca di scoprire la misteriosa morte della sua ragazza e di salvare un uomo innocente dalla camera della morte nel processo, usando il suo potere unico di viaggiare nel tempo. Tuttavia, nel tentativo di farlo, libera anche un serial killer dispettoso.