«مارتی مک‌فلای» 17 ساله است و با دانشمندی به نام «اِمت براون» آشنا می‌شود. این دانشمند در حال ساخت ماشین زمان است و قصد دارد آن را مورد آزمایش قرار دهد. این دو در لحظه‌ی امتحان ماشین زمان، مورد حمله‌ی یک گروه تروریستی قرار می‌گیرند و «مارتی» که سعی می‌کند از دست آنها فرار کند، به 30 سال قبل برمی‌گردد.
جیمز کول (ویلیس)، یک زندانی حکومتی است که در سال ۲۰۳۵ به شرطی با آزادی اش موافقت می شود که به زمان گذشته برگردد و مانع گسترش یک بیماری ویروسی شود. این بیماری باعث نابودی بیش تر مردم کره ی زمین شده و به خاطر آلودگی هوا، بازماندگان در زیرزمین زندگی می کنند.