Resum (amb espòilers)
El 1985, a Hill Valley, Califòrnia, Marty McFly visita la casa i el laboratori del seu amic, el doctor Emmett "Doc" Brown, un excèntric científic local. Tot i que falta durant diversos dies, Doc truca al laboratori i demana a Marty que reculli algun equip per a un experiment especial aquella nit.
A l'escola, Marty es troba amb la seva xicota, Jennifer Parker, i després de ser maltractada pel director i fallar la seva audició per a la Batalla de les Bandes, confia a Jennifer que tem que es converteixi com els seus pares malgrat les seves ambicions. A casa seva, el covard pare de George de Marty és assetjat pel seu supervisor, Biff Tannen, mentre que la seva mare Lorraine és una alcohòlica deprimida. Lorraine recorda com va conèixer a George quan el seu pare el va colpejar amb el cotxe i després el va alletar de salut.
Marty es troba amb Doc a un aparcament en un centre comercial a les 1:16 A.M. el 26 d'octubre. Doc presenta una màquina del temps construïda a partir d'un DeLorean modificat i impulsada per plutoni obtinguda de terroristes libis amb la promesa de construir una bomba nuclear. Mentre mostra els controls de Marty, Doc estableix la data al 5 de novembre de 1955: el dia que va concebre un dispositiu de viatge en temps. Els terroristes arriben inesperadament i obren foc contra ells, finalment disparen a Doc quan es rendeix. Marty s'escapa al DeLorean i activa de manera involuntària la màquina del temps.
Marty es troba transportat al 5 de novembre de 1955 sense que hi tornés cap plutoni. Es troba amb l'adolescent George i descobreix que Biff l'ha intimidat des de l'escola secundària. Després que Marty salvi George d'un cotxe proper, és assotat inconscient i es desperta per trobar-se tendit per Lorraine, que s'enfada amb ell.
Marty rastreja el jo més jove de Doc per obtenir ajuda. Doc no queda impressionat amb el coneixement de Marty sobre el futur, però el creu quan explica amb exactitud com Doc va inventar el viatge en el temps. Sense plutoni, Doc explica que l’única font d’energia capaç de generar els 1,21 gigawatts necessaris (1.620.000 CV) d’electricitat per a la màquina del temps és un raig. Marty mostra a Doc un volant del futur que narra un llamp al jutjat de la ciutat a partir del proper dissabte a la nit. Quan Doc demana a Marty que no surti de casa o que interactuï amb ningú, ja que podia alterar el futur inadvertidament, s’adonen que ha impedit que els seus pares es reunissin salvant George del cotxe. Doc adverteix a Marty que ha de trobar una manera perquè Lorraine s’enamori de George o que s’esborri de l’existència. Marty intenta corregir la història dels seus pares i advertir a Doc sobre els perills futurs, però ambdues estratègies fracassen: els seus intents d’introduir el foc dels seus pares durant un enfrontament amb Biff i Doc es nega a escoltar cap informació sobre el futur, dient que ningú no ho hauria de fer. conèixer massa el seu propi destí.
Després que Lorraine demani a Marty el ball de l'escola, Marty elabora un pla amb George: fingirà avenços inapropiats sobre Lorraine, permetent a George "rescatar-la". El pla es molesta quan un Biff borratxo es desfà de Marty i intenta forçar-se a Lorena. George, enfurismat, assenyala Biff i Lorraine l'acompanya a la pista de ball, on es besen mentre Marty actua amb la banda, salvant la seva existència.
Quan arriba la tempesta, Marty torna a la torre del rellotge i els llamps, enviant Marty al 1985 pocs minuts abans de la seva sortida. Després de veure que Doc es disparava de nou, es lamenta fins que Doc s'aixeca i revela que havia escoltat les advertències de Marty i portava una armilla a prova de bala. Doc es porta a Marty cap a casa i se'n va al futur. Marty es desperta al matí següent per comprovar que el seu pare és ara un autor confiat i reeixit en si mateix, la seva mare és en forma i feliç, i Biff ara és un valet automàtic obsequi. Quan Marty es reuneix amb Jennifer, Doc reapareix amb el DeLorean i insisteix que tornin amb ell per ajudar els seus futurs fills. El trio arriba al DeLorean, que ara funciona amb fusió i pot volar, i viatja al futur.