1985年、高校生マーティ(マイケル・J・フォックス)は友人の科学者ドク(クリストファー・ロイド)が愛車のデロリアンを改造したタイムマシンを見せられる。タイムマシンの実験を手伝うが、誤って1955年にタイムスリップしてしまう。燃料切れで1985年に戻れなくなったマーティは1955年のドクに助けを求めようとする。しかし偶然、過去の世界で若き日の両親の出会いを邪魔してしまう……。