Подросток Марти Макфлай живет в обычной американской семье. Его жизнь полна мелких проблем и хлопот: директор вечно ругает Марти за опоздания, отец и мать недовольны своей не самой удачливой жизнью.
Но все меняется, пока однажды подросток не заходит в гости к своему другу - сумасшедшему ученому по прозвищу Док. Друг Марти грезит перемещением во времени. И, кажется, ему это удается. Док демонстрирует Макфлаю свое чудо-изобретение, работающее на плутонии. Однако буквально через пару минут после успешного запуска машины времени, к Доку пребывают террористы, у которых незадачливый ученый украл сырье для своего агрегата. Они убивают Дока, а Марти чудом спасается, воспользовавшись его устройством.

На циферблате машины времени был указан 1955 год, поэтому Макфлай благодаря агрегату отправляется в прошлое, на 30 лет назад. Там он случайно встречает своего отца, который в 55-м году был таким же подростком, как и Марти. Свою мать он тоже там находит. И так получается, что она влюбляется в юного Макфлая, не зная о его происхождении.
Ранее, в настоящем времени, Макфлай узнал историю знакомства своих родителей, которое произошло как раз в тот период, когда подросток переместился в прошлое. По случайному стечению обстоятельств Марти своим появлением меняет ход истории. И теперь ему нужно сделать все, чтобы его родители-подростки смогли полюбить друг друга, чтобы сохранить настоящее неизменным.