Марти, обычный подросток, оказывается в невероятной ситуации благодаря своему другу — профессору Доку Брауну. Тот создаёт удивительное устройство — машину времени, которая переносит Марти из 1980-х годов в далёкие 1950-е. Внезапный скачок во времени полностью меняет его реальность.
Оказавшись в прошлом, Марти сталкивается с удивительными встречами: он знакомится со своими будущими родителями, которые в тот момент сами ещё подростки. Кроме того, он находит и молодую версию своего друга, профессора Брауна, что добавляет путешествию ещё больше неожиданных поворотов.