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.

Pirms daudziem, daudziem gadiem, pat 20 000, mazs ugunsgrēks ar nosaukumu Scrat gribēja slēpt ozolzīli ledū. Bet tas, ko tas dara, izraisa puskatastrofu, kuras dēļ visi dzīvnieki migrē uz dienvidiem uz siltākām zemēm. Nu, ko visi saka, visi nē. Tāpēc, ka ir viens, kas ir pretējs: tas ir mamuts Manfreds, īsts vientuļš vilks, kurš lepni klīst un dodas uz ziemeļiem tikai tāpēc, ka pārējie dodas uz dienvidiem.

Antarktikā, imperatorpingvīnu dzimtenē, katra mazā pingvīnēna lielākais uzdevums ir atrast un izkopt savu sirds dziesmu. Filmas galvenais varonis mazais pingvīnēns Murmulis neprot dziedāt, taču kā vēlāk izrādās - viņš ir fantastisks stepa dejotājs!