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.
Ledus laikmets tuvojas beigām un dzīvnieki par to ir ļoti priecīgi: paradīzes ūdens parki, kuri veidojušies pateicoties geizeriem un notekgrāvji, pildīti ar karstiem dubļiem. Bet, kad Menijs, Sids un Diego apjauš, ka kūstošie ledāji rada plūdu apdraudējumu visai dzimtajai ielejai. Viņi par savu pienākumu uzskata brīdināt visus par tauvojošajām briesmām, kā arī mēģināt rast izeju no tik sarežģītas un bīstamas situācijas.