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...