El Marty McFly, un noi de disset anys, és amic del Doc, un científic que tothom pren per boig. El Doc inventa una màquina per viatjar a través del temps i un accident fortuït fa que el Marty retrocedeixi 30 anys i vagi a parar a l'any 1955, quan els seus futurs pares encara no es coneixien. Després d'impedir el seu primer encontre, el Marty ha d'aconseguir que es coneguin i que s'enamorin, sinó no arribarà a existir.

En un estrany i depriment univers futurista on regnen les màquines, una mosca cau dins d'un ordinador i canvia el cognom del guerriller Harry Tuttle (Robert de Niro) pel tranquil pare de família Harry Buttle, que és detingut i assassinat per l'aparell repressor de l'Estat. El tranquil buròcrata Sam Lowry (Jonathan Pryce) és l'encarregat de tornar un taló a la família de la víctima, circumstància que permet conèixer Jill Layton (Kim Greist), la dona dels seus somnis. I, mentre la persegueix, fa amistat amb Harry Tuttle i es converteix en el còmplice.

El Superagent 86 és un agent secret maldestre i despistat que pertany a l'agència d'intel·ligència governamental, que lluita contra les forces del mal. Ell i la seva companya inseparable, l'agent 99, s'enfrontaran a uns malvats rivals, l'agència K.A.O.S.