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.
Viņi spējuši likt smieties televīzijas skatītājiem teju 20 gadus no vietas un tagad populārākā animētā ģimene izlaužas no mazajiem ekrāniem, lai uzsāktu savu pirmo pilnmetrāžas piedzīvojumu. Homērs Simpsons izglābj Spingfīldu no briesmām, kuras pats radījis. Visas nepatikšanās sākas ar Homēru Simpsonu, viņa jauno cūku un bunkurā sākušos noplūdi, kas ir pilna ar jauniem pet atkritumiem. Visa šī kombinācija Springfīldā rada milzīgu haosu un katastrofu.
Teds ir jauns izsūtāmais zēns skaistā, bet nolaistā luksusa klases viesnīcā, un viņa pirmā darba diena Jaungada vakarā nav sevišķi veiksmīga. Vienā istabā raganu kompānija cenšas izsaukt dievietes Diānas garu. Katra no raganām atnesusi citu cilvēka ķermeņa šķidrumu savām burvestībām, taču Eva, kurai vajadzējis atnest spermu, pazaudējusi savus piegādātājus, un nu viņai vajadzīga Teda palīdzība. Citā istabā, uz kuru Tedam jāaiznes ledus, mīt nikns vīrs, kurš tur uz grauda savu sasieto sievu. Trešo istabu aizņem rupjš gangsteris, viņa sieva un divi bērni. Viņš pieprasa Tedam tos pieskatīt, bet bērni izrādās ļaunas un neiedomājamas šausmas. Ceturtajā istabā ir iedomīgs aktieris, kurš ir sarīkojis ballīti.