Mārtijs Makflājs ir tipisks amerikāņu pusaudzis astoņdesmito gadu Amerikā. Viņš ar traka zinātnieka radīto un plutonija darbināto DeLorean nejauši tiek nosūtīts atpakaļ uz 1955. gadu. Savā trakotajā un lielākoties aizraujošajā ceļojumā laikā par Martija uzdevumu kļūst viņa tolaik jauno vecāku - pusaudžu - savešana kopā un likšana abiem iemīlēties, jo šis ir vienīgais veids, kā viņš var nonākt atpakaļ nākotnē.

Filma sākas tur, kur beidzās "Atpakaļ nākotnē" pirmā daļa. Mārtijs Makflajs nupat kā atgriezies no pagātnes, kad atkal viņa ceļi krustojas ar profesoru Emetu Braunu, un sākas jauns ceļojums laikā. Mārtija jaunais darbs nākotnē ir izlikties par paša dēlu, lai nepieļautu sevis nonākšanu cietumā. Diemžēl situācija mainās un pasliktinās ik minūti, un rīcība nākotnē jau atkal atstāj savas sekas tagadnē.

Iesprostots 1955. gadā, Mārtijs Makflajs saņem ziņu no sava drauga, profesora Emeta Brauna. Viņš atklāj, kur iespējams atrast DeLorean laika mašīnu. Tiesa, negaidīts atklājums neļauj Mārtijam nokļūt līdz palīdzībai no sava drauga. Izmantojot laika mašīnu, Mārtijs dodas uz mežonīgajiem rietumiem, kur viņa draugam jācīnās ar ļaundaru bandu, vienlaikus risinot mīlas jūtas pret vietējo skolotāju.

Kad nomaļā pilsētiņā ierodas vientuļa māte ar divām pusaugu atvasēm, viņiem pamazām atklājas saikne starp slavenajiem spoku medniekiem un viņu vectēva atstāto slepeno mantojumu.