当马蒂到达双松购物超市的停车场时，他发现博士在驾驶着一个看上去像是改装过的DeLorean DMC-12跑车的时光机上进行了一次试验，但是博士却遭到了一伙歹徒的袭击。在逃跑过程中，马蒂不小心被时光机带回到了1955年。在这个时代，他遇到了年轻的父母亲，同时还结识了青少年时期的艾默特·布朗博士。但很快他发现，由于他的干预，他的父母亲无法相遇，这就意味着他自己将无法出生。于是，马蒂开始了一系列的冒险和行动，希望能够修复他干扰过去所带来的影响，让自己的父母亲能够相遇并且恢复过去的时间线。

在这段冒险的过程中，马蒂遇到了很多有趣的人物，如刚刚开始崭露头角的音乐家查克·贝里，以及他的未来的“敌人”比弗·泰能。在最终取得成功后，马蒂成功地回到了自己的时间线，并且取得了自己所渴望的成功。整部电影融合了幽默和科幻元素，其中还穿插着一些经典的音乐和对80年代的致敬，使得这部电影成为了一个非常受欢迎的经典电影。