마티 맥플라이(마이클 J. 폭스)는 평범한 고등학생이다. 그런데 평소 친하게 지내던 괴상한 발명가 에메트 브라운 박사(크리스토퍼 로이드)가 스포츠카 드로리안을 개조해 타임머신을 만들고, 뜻밖의 사고로 브라운 박사가 테러범들에게 총을 맞고 위험해진 상황에서 마티는 30년 전으로 가게 된다. 극장 간판에는 2류 배우인 로널드 레이건이 보이고 청년인 아버지와 어머니를 보게 된다. 젊은 아버진 멍청하고, 어머니는 미래의 아들인 마티를 좋아해 야단이다. 마티가 미래로 가는 것을 도와 줄 사람은 30년 전인 젊은 브라운 박사뿐인데...

전직 보험 수사관이었던 레너드에게 기억이란 없다. 자신의 아내가 강간당하고 살해되던 날의 충격으로 기억을 10분 이상 지속시키지 못하는 단기 기억상실증 환자가 되었던 것이다. 그가 마지막으로 기억하고 있는 것은 자신의 이름이 레너드 셸비 라는 것과 아내가 강간당하고 살해당했다는 것, 그리고 범인은 존 G 라는 것이 전부. 레너드는 자신의 가정을 파탄 낸 범인을 찾기 위한 방법으로 메모와 문신을 사용하게 된다. 하지만 진실에 다가갈수록 자신의 기억, 주위 사람들에 대한 의심이 갈수록 커져만 가는데...

세계 제3차 대전이 발발한다. 파리의 오를레이 공항에 있는 한 산책로에서 다보스 헨릭이라는 남자가 헬렌 카텔린이란 여자를 바라보는데 원자 폭탄이 폭발한다. 그 후 영화는 핵 쓰레기로 가득찬 지상을 떠나 사람들의 지하 생활을 보여준다. 지하 생활자들은 더 이상의 파괴를 막기 위해 '과거와 미래를 오갈 수 있는' 약을 가지고 과거와 미래 세계의 사람들을 보내지만 결국 다보스 만이 성공한다. 68혁명에 대한 크리스 마커의 입장과 함께, 영화-이미지가 시간과 기억과 맺고 있는 관계성을 매체의 본질에서부터 추적하는 마르케의 작업물들을 대표하는 작품이다.

1988년, 어딘가 암울하고 삐딱하게 보이는 고교생 도니 다코는 가족들과도 잘 어울리지 못하는 내성적인 성격의 소년이다. 어느 날, 자고 있던 그는 이상한 목소리를 따라 정원으로 나가게 되고, 그 곳에서 거대한 토끼 괴물을 만난다. 프랭크라는 이름을 가진 그는 도니에게 28일 6시간 43분 12초 후 할로윈 데이에 세상은 멸망할 것이라고 말한다. 다음날 아침 골프장에 누워 있다 잠을 깬 도니는 자신의 팔뚝에 선명하게 쓰여진 '28:06:43:12'라는 숫자를 발견한다. 집으로 돌아간 도니는 지난 밤 2층에 있는 자신의 침실에 출처 불명의 제트기 엔진이 추락하는 대형 사고가 있었음을 알고 프랭크의 존재에 대해 의식하기 시작한다. 의문의 대형사고를 몽유병 덕에 피한 도니의 주변에는 점점 기괴한 사건이 연발하고, 학교 친구들은 그런 도니를 이상한 존재로 여긴다. 그러던 어느 날 새로운 전학생 그레첸이 전학 오면서 도니의 학창 생활에 빛이 비치기 시작한다. 그러나 밤에만 나타나던 프랭크는 파멸의 날이 하루하루 다가올수록 점점 더 자주 도니에게 나타나 알 수 없는 말들을 늘어놓으며 도니를 혼란시킨다. 파멸의 날이 다가올수록 학교와 마을은 점점 공황 상태에 빠지고, 어느 순간 도니는 자신의 주위에 일어나는 이 모든 일이 우연이 아님을 깨닫는다. 그러나 도니의 갖은 노력에도 불구하고 그와 그 주위에 있는 사람들은 점점 암흑 속으로 빠져드는데...

우여곡절 끝에 과거에서 현재로 무사히 돌아온 마티 맥플라이는 숨 고를 겨를도 없이 에메트 브라운 박사 손에 이끌려 미래로 향하는 드로리안에 또다시 몸을 싣는다. 이유인 즉슨, 미래의 마티 주니어가 대형 사고를 쳐 감옥에 간다는 것. 30년 뒤 미래인 2015년에 당도한 마티와 브라운 박사가 사건을 수습하는 동안, 마티와 원수지간인 비프 태넌이 인생을 바꿀 중요한 물건인 스포츠 연감과 함께 드로리안을 타고 과거로 사라진다. 다시 현대로 돌아온 마티와 브라운 박사는 뒤죽박죽이 되어 버린 세상에 소스라치게 놀라는데...

서기 2035년, 미래의 인류는 바이러스 감염으로 인해 99%가 멸망하고 소수의 생존자들은 지상에서의 생활을 포기한 채 지하 세계에서 생활하게 된다. 감옥에 수감되어 있는 제임스 콜(브루스 윌리스)은 과학자들의 사면 제의를 받고 바이러스가 퍼지게 된 1996년으로 보내진다. 그러나 착오로 인해 1990년으로 보내지고 그곳에서 정신 병원에 수감된다. 그는 곧 인류가 바이러스에 의해 멸망할 것이라고 설득하지만 아무도 그의 말을 믿으려 하지 않는데, 그의 담당의사인 캐서린 레일리(매들린 스토우) 박사는 그를 치료하면서 어디서 본 것 같은 느낌을 갖는다.

1955년에 남겨진 마티는 박사의 흔적을 찾는다. 브라운 박사가 1855년으로 갔음을 알게 되고, 폐광 속에 숨겨져 있던 드로리안을 찾아낸다. 1855년의 서부에 도착한 마티는 드로리안의 고장으로 곤경에 빠지지만, 맥플라이 가문의 선조인 세이머스와 매기 부부의 도움을 받고 박사도 만난다. 고장 난 드로리안으로 시간 여행을 하기위해서는 그에 달하는 속도가 유지되어야 하고, 박사와 마티는 그 속도를 얻기 위해 기관차를 이용할 위험한 계획을 세운다. 하지만 박사는 여교사인 클라라와 사랑에 빠져서 그 시대에 남고 싶어한다.

앨리 에로위(조디 포스터)는 어렸을 적 외계인으로부터 교신을 받은 기억을 지니고 사는 소녀이다. 그녀는 성장하면서도 계속 그 믿음을 지녀 밤마다 모르는 상대와의 교신을 기다리며 단파 방송에 귀를 기울인다. 아버지가 돌아가신 후 자신이 찾고자 하는 절대적인 진리의 해답은 과학에 있다고 믿는 그녀. 천문학자가 된 엘리는 그리움의 대상을 우주 어딘가의 외계생명체에서 찾는다. 마침내 그가 포착한 베가성에서 온 신호는 은하계를 넘나드는 운송수단의 설계도였고 세계는 혼돈에 휩싸이게 되는데...

2054년 워싱턴, 범죄를 예측하는 치안 시스템 프리크라임은 시민들의 안전을 지켜주는 든든한 존재. 프리크라임은 범죄가 일어날 시간과 장소, 범행을 저지를 사람까지 예측해내고, 이를 바탕으로 특수경찰이 미래의 범죄자들을 체포한다. 프리크라임 팀장인 존 앤더튼(톰 크루즈)은 천부적인 감각으로 미래의 범죄자를 추적해내는 능력을 인정받고 있다. 하지만 프리크라임 시스템은 믿을 수 없는 살인을 예견한다. 그것은 바로 앤더튼 자신이 누군가를 살해하는 범행 장면. 프리크라임의 모든 시스템이 앤더튼을 추격하는 가운데 앤더튼은 음모를 파헤치고 미래를 바꾸기 위해 직접 미래의 피살자를 찾아나선다.

오늘 암거래 조직에 연루되어 있는 마니에게 보스 로니로부터 임무가 주어진다. 그러나, 일이 자꾸 꼬여만 간다. 마니는 지하철에서 검표원들의 눈을 무의식중에 피하다가 가방을 두고 내린다. 가방에는 20분 뒤 보스에게 가져다 줄 돈 10만 마르크가 들어있다. 마니는 여자친구인 롤라에게 도움을 청한다. 약속 시간내에 돈을 구하지 못하면 마니는 죽을지도 모른다. 롤라는 20분안에 10만 마르크를 구해야 한다. 마니의 목숨을 구해야 한다. 롤라는 달린다. 마니의 삶을 위해, 그녀의 사랑을 위해. 롤라는 은행간부인 아버지에게 돈을 구하려 하고, 마니는 슈퍼를 터는 것이 유일한 해결책이라 생각한다. 롤라가 마니와의 약속장소에 도착했을땐, 슈퍼는 이미 경찰에 둘러싸이고 뒤이어 총성이 들리는데.

24세기. 기계인간 보그 집단은 우주 연방의 영토를 침입한 후 지구로 향한다. 우주전함 엔터프라이즈호의 함장 피카드는 중립지대를 정찰하라는 본부의 명령을 하달 받지만, 보그와 전투를 벌이던 다른 전함의 지원요구에 위험을 불사하고 전장으로 이동한다. 결국 피카드는 다른 전함과 힘을 합해 저항하는 보그 함대를 궤멸시킨다. 그러나, 비상탈출에 성공한 보그 퀸을 비롯한 일부 보그들은 시간여행을 통해 2063년의 지구로 향한다. 2063년 4월 4일, 시간 여행을 통해 지구 상공에 도착한 보그들은 몬타나에 주재해있는 미사일 기지에 대대적인 공격을 퍼붓는다. 이 날은 인류가 외계와 처음으로 만나는 계기가 됐던 초광속 우주선 "피닉스"의 발사를 하루 앞둔 날로 보그들은 이 우주선을 파괴해, 우주연방 창설의 계기가 됐던 인류와 외계의 첫 만남을 좌절시켜, 우주의 역사를 뒤바꾸기 위함이었다. 보그들의 움직임을 주시하던 피카드는 보그들의 음모를 파악하고 시간여행을 통해 엔터프라이즈호를 2063년의 지구 상공으로 이동시킨다. 그리고 지구를 공격하는 보그 일당을 물리치고, 지상으로 내려와 손상된 "피닉스"호를 점검한다. 그러나 세계 제3차 대전으로 폐허가 되다시피 한 2063년의 인류는 미래에서 온 피카드 일행의 이야기를 믿지 못하고 "피닉스"호의 발사가 얼마나 중요한 일인지도 알지 못한다. 게다가 전멸한 것으로 알았던 보그 퀸을 비롯한 보그 일당이 손상된 보호막을 뚫고 엔터프라이즈 호에 침입한다. 전함에 이상이 발생했다는 보고에 보그들의 침입을 직감한 피카드는 지상에 피닉스 발사를 위한 일부 인원을 남기고 엔터프라이즈로 돌아온다. 그리고 피카드는 고민 끝에 자신의 우주선과 함께 보그를 파괴하기로 결심한다. 모두들 엔터프라이즈호를 떠나가자 피카드는 보그 여왕에게 잡혀있는 부하 로봇 데이터를 구하러 가지만, 오히려 데이터의 기지로 목숨을 건진다. 곧 지구에서 발사된 광속 우주선이 광속 비행을 마치고 무사히 귀환하자 우주 조사단이 지구인과 역사적인 ‘첫 만남’을 갖는다.

지구를 향해 거대한 에너지 덩어리가 다가온다. 그것은 지구에 어떤 신호를 보내면서 응답을 기다리는데, 그 신호는 지구에서는 이미 멸종해버린 고래의 한종류가 내는 신호와 같음이 밝혀진다. 지구의 멸망을 막기위해, 엔터프라이즈 승무원들은 그 고래가 살아있던 20세기로 시간여행을 감행한다. 20세기의 샌프란시스코에 도착한 승무원들은 갖가지 해프닝과 곤란을 겪은 끝에, 어느 여자 해양학자의 도움을 얻어 그 고래를 찾아 우주선에 싣고 23세기로 돌아간다. 고래가 보내준 답신을 받고는, 그 에너지 덩어리는 지구를 피해가고 인류는 멸망의 위기로부터 벗어난다.