Hill Valley, 1985. Als Marty McFly (Michael J. Fox) von seiner Freundin und Mitschülerin Jennifer Parker (Claudia Wells) angerufen wird, entrüstet sich seine Mutter Lorraine (Lea Thompson) darüber. Ein Mädchen, das sich um einen Jungen bemühe, sei nichts wert, erklärt sie. Sie ahnt nicht, dass Marty und Jennifer sich längst küssen. Lorraine behauptet, nie einem Mann nachgelaufen zu sein, und als Martys Geschwister Linda und Dave (Wendie Jo Sperber, Marc McClure) wissen wollen, wie sie dann Vater kennengelernt habe, erzählt sie, George McFly (Crispin Glover) sei ihrem Vater Sam (George DiCenzo) vors Auto gelaufen und angefahren worden.

Seinen Vater hält Marty für einen Versager. George lässt sich ohne Gegenwehr von seinem Chef Biff Tannen (Thomas F. Wilson) herumstoßen. Gerade lieh er ihm sein Auto. Biff fuhr es zu Schrott, und statt den Schaden zu ersetzen, verlangt er von George Geld für die Reinigung seiner Hose, die er bei dem Unfall mit Bier bekleckerte. Mr Stickland (James Tolkan), ein Lehrer, der früher George McFly unterrichtete, teilt Martys Einschätzung – lässt aber keinen Zweifel daran, dass er über den jungen McFly auch nicht besser denkt. Und Martys Umgang mit dem verrückten Forscher Dr. Emmett L. Brown (Christopher Lloyd) mache alles nur noch schlimmer.

Doc Brown verabredet sich am 26. Oktober 1985 mitten in der Nacht mit Marty auf dem Parkplatz des Einkaufszentrums „Twin Pines Mall“ und führt ihm seine neueste Erfindung vor: einen zur Zeitmaschine umgebauten De Lorean DMC-12. Brown setzt seinen nach Einstein benannten Hund ins Cockpit des Sportwagens, schließt die Flügeltüren und beschleunigt das Fahrzeug mit einer Fernbedienung. Bei 140 km/h löst es sich schlagartig auf. Aber eine Minute später landet es unbeschadet auf dem Parkplatz. Stolz erklärt der Forscher dem Schüler, der Hund habe soeben die erste Zeitreise durchgeführt. Und er zeigt Marty das zentrale Bauteil, den Flux-Kompensator. Die Idee dazu kam ihm am 5. November 1955, als er beim Aufhängen einer Uhr in seiner Toilette von der Klobrille rutschte und mit dem Kopf am Boden aufschlug. Dreißig Jahre dauerte die Entwicklungsarbeit.

Weil für einen Start mit der Zeitreisemaschine 1,21 Gigawatt Energie erforderlich sind, besorgte sich Brown Plutonium, und zwar von libyischen Terroristen, die es aus einer amerikanischen Anlage stahlen und sich von ihm eine Bombe bauen lassen wollten. Die füllte er statt mit Plutonium mit Altmetall.

Gerade als Brown die Zeitreisemaschine für den nächsten Start mit Plutonium befüllt hat, tauchen die von ihm betrogenen Libyer auf und eröffnen mit einem automatischen Gewehr das Feuer. Brown bricht im Kugelhagel zusammen, aber Marty springt in den De Lorean und fährt los. Die Terroristen verfolgen ihn mit ihrem VW-Bus, und Marty muss das Gaspedal voll durchtreten, um ihnen zu entkommen.

Er landet in einer Scheune. Der Krach weckt die Bauernfamilie Peabody auf (Will Hare, Ivy Bethune, Jason Marin, Katherine Britton). Der kleine Sherman, der ein Comic-Heft mit dem Titel „Space Zombies from Pluto“ bei sich hat, hält Marty für einen Außerirdischen. Sein Vater holt ein Gewehr, aber Marty entkommt mit dem De Lorean. Als er den Motor abgewürgt hat und ihn nicht mehr zum Laufen bringt, versteckt er das Fahrzeug hinter einer Reklametafel und geht zu Fuß zurück nach Hill Valley.

Dort sieht alles anderes aus: Man schreibt den 5. November 1955.

Als er in einer Bar eine Cola light bestellt, versteht der Wirt nicht, was er meint. Marty kann es kaum fassen, als der Junge, der neben ihm an der Theke steht, mit „George McFly“ angesprochen wird: Es ist sein Vater! Gleich darauf kommt dessen Mitschüler Biff Tannen herein und pöbelt George an, der sich alles widerstandslos gefallen lässt.

Marty folgt seinem Vater und sieht, wie er auf einen Baum klettert, um eine Frau, die sich in ihrer Wohnung auszieht, mit einem Feldstecher zu beobachten. Plötzlich verliert George den Halt und fällt vom Baum auf die Straße. Genau in diesem Augenblick kommt ein Auto. Marty stößt George zur Seite und rettet ihn, wird aber selbst zu Boden geworfen. Als er nach neun Stunden wieder zu sich kommt, sitzt Lorraine Baines an seinem Bett. Weil ihr Vater ihn anfuhr, wird er nun von Familie Baines umsorgt, von Sam und Stella Baines (Frances Lee McCain) sowie ihren Kindern Lorraine, Sally (Maia Brewton) und Milton (Jason Hervey). Der kleine Joey, von dem Marty weiß, dass er später im Gefängnis landen wird, befindet sich in einem vergitterten Laufstall. Als die Baines erfahren, dass Martys Eltern nicht da sind, laden sie ihn ein, bei ihnen zu übernachten, aber er läuft davon, denn er merkt, dass seine Mutter dabei ist, sich ahnungslos in ihn zu verlieben.

Wenn Sie noch nicht erfahren möchten, wie es weitergeht,
überspringen Sie bitte vorerst den Rest der Inhaltsangabe.

Er geht zu Dr. Emmett L. Brown. Nur der Erfinder kann ihm helfen, wieder ins Jahr 1985 zurückzukehren. Doc Brown, der gerade mit einem Gedankenlesegerät experimentiert, fühlt sich von dem unbekannten Schüler gestört. Erst als Marty ihn auf die Idee des Flux-Kompensators anspricht, die er gerade hatte, wird er neugierig, und als er hört, dass er in dreißig Jahren eine Zeitreisemaschine konstruieren wird, ist er begeistert. Marty führt ihn zu dem De Lorean. Aber wo soll Brown 1,21 Gigawatt für den Start in die Zukunft hernehmen? An Plutonium kommt er noch nicht heran. So eine ungeheure Energie ließe sich nur aus einem Blitz gewinnen. Zufällig hat Marty noch das Flugblatt einer Initiative zur Rettung der Rathausuhr von Hill Valley bei sich, auf dem Jennifer ihm die Telefonnummer ihres Großvaters aufschrieb, damit er sie dort erreichen konnte. Die Rathausuhr wurde am 12. November 1955 durch einen Blitzschlag zerstört, und auf dem Flugblatt steht zum Glück die genaue Uhrzeit. Also bereitet der Forscher alles dafür vor, um die Energie des Blitzes in den De Lorean leiten zu können.

Weil Marty verhinderte, dass George seinem Großvater ins Auto lief, muss er noch dafür sorgen, dass seine Eltern sich kennenlernen, bevor er zurück in die Zukunft reist. Andernfalls würde es ihn gar nicht geben.

Marty weiß von seiner Mutter, dass sie und George sich bei einem Tanzabend am 12. November 1955 zum ersten Mal küssten. Marty will George dazu bringen, Lorraine einzuladen, aber sein Vater ist viel zu schüchtern, zumal Lorraine ihn bei seinen Annäherungsversuchen gar nicht beachtet, sondern nur Augen für Marty hat. Weil Lorraine unbedingt mit Marty zum Tanzen gehen möchte, denkt dieser sich einen Plan aus: Er wird mit ihr hinfahren und vor dem Aussteigen im Auto so tun, als werde er gleich zudringlich. In diesem Augenblick soll George die Tür aufreißen und Lorraine beschützen.

Als er mit Lorraine im Wagen parkt, läuft alles anders als geplant: Lorraine versucht ihrerseits, ihn zu küssen, und statt von George wird Marty von Biff Tannen aus dem Auto gezerrt. Während dessen Kumpane Marty verprügeln, versucht Biff, Lorraine zu vergewaltigen. Da kommt George, der annimmt, Marty sei mit Lorraine im Wagen. Auch als er seinen Irrtum bemerkt, läuft er nicht weg, sondern schlägt Biff nieder. Lorraine geht mit ihrem Retter zum Tanzen, und Marty sieht, wie sie sich küssen.

Weil Brown nichts weiter aus der Zukunft erfahren möchte, steckt Marty ihm einen Brief mit der Aufschrift „erst 1985 öffnen“ zu, in dem er ihn davor warnt, dass er von libyischen Terroristen erschossen wird. Als Brown den Brief in seiner Manteltasche findet, zerreißt er ihn ungelesen.

Der Erfinder hat inzwischen in den De Lorean eine Spezialantenne eingebaut und ein Kabel von der Rathausuhr über die Straße gespannt. In der Sekunde des Blitzeinschlags soll Marty mit dem De Lorean die Stelle passieren. Alles ist genau berechnet, aber es treten unvorhergesehende Schwierigkeiten auf. Letztendlich gelingt es, den Flux-Kompensator mit dem Blitz aufzuladen.

Marty landet in der Nähe des Einkaufszentrums, würgt jedoch den Motor ab und bringt ihn nicht wieder an. Die Libyer fahren bereits im VW-Bus an ihm vorbei. Er rennt zu Fuß los, kommt jedoch zu spät, sieht gerade noch, wie Brown erschossen wird und er selbst im De Lorean flieht. Traurig geht er zu dem am Boden liegenden Forscher. Der ist jedoch nicht ernsthaft verletzt, denn er hatte den zerrissenen Brief zusammengeklebt, um ihn zu lesen und trug aufgrund der Warnung eine schusssichere Weste.

Als Marty in seinem Bett erwacht, glaubt er, es sei alles nur ein Traum gewesen. Aber dann stellt er fest, dass das Auto seines Vaters nicht kaputt ist, sondern gerade von Biff für George geputzt wird. Unterwürfig bringt Biff ein Paket herein: Es enthält die Autorenexemplare eines von George geschrieben SF-Romans. Und Lorraine freut sich, dass Marty mit einem so netten Mädchen wie Jennifer verabredet ist.

Bevor Marty und Jennifer losziehen, kommt Brown vorbei und nimmt sie in seiner Zeitmaschine mit. Er war gerade dreißig Jahre in der Zukunft und stellte fest, dass die Kinder von Marty und Jennifer in Gefahr sind.