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...

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.

1997년, 인간이 만든 인공지능 컴퓨터 전략 방어 네트워크가 스스로의 지능을 갖추고는 인류를 핵전쟁의 참화을 일으켜 30억이라는 인류를 잿더미 속에 묻어버린다. 그리고 남은 인간들은 기계의 지배를 받아 시체를 처리하는 일 등에 동원된다. 이때 비상한 지휘력과 작전으로 인간들을 이끌던 사령관 존 코너는 반기계 연합을 구성, 기계와의 전쟁을 시작하면서 상황은 반전된다. 이에 기계는 존 코너의 탄생 자체를 막기 위해 2029년의 어느 날 타임머신에 터미네이터를 태워서 1984년의 L.A로 보내게 된다.

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.

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.

10여 년 전 미래로부터 파견된 강력한 T-1000의 살해 위협에서 벗어난 미래의 인류저항군 지도자 존 코너는 엄마인 사라 코너가 죽은 뒤 집과 신용카드, 핸드폰, 직업 등 모든 것을 버리고 은둔의 길을 택해 다가올 위협에 준비하며 홀로 살아가고 있다. 자신에 대한 모든 기록을 지워버리고 사는 것만이 스카이넷의 추적을 피하기 위한 유일한 방법이었기 때문. 기계들의 반란을 이끌어 인류를 멸망시키려 했던 고도로 발달된 네트워크 스카이넷의 목표는 미래 인간들의 지도자가 될 존 코너가 성장하기 전에 그를 암살해 기계들이 세상을 지배하는 날을 맞이하는 것인데...