Подросток Марти оказывается в 1950-х благодаря машине времени, которую создал его пожилой друг Док — чудаковатый изобретатель, балансирующий на грани безумия и гениальности. Оказавшись в прошлом, он сталкивается со своими родителями, когда они были такими же подростками, и встречает юную версию своего друга-профессора. Неосторожные действия Марти нарушают ход событий, порождая череду забавных и напряженных ситуаций.
Чтобы исправить последствия и вернуться в 1980-е, Марти полагается на собственную смекалку и невероятную изобретательность профессора. Их совместные усилия помогают преодолеть все трудности и восстановить естественный порядок вещей, позволяя Марти благополучно перенестись обратно в свое время.