1985年のカリフォルニア州ヒルバレーに住む
ロックとペプシが大好きな高校生マーティ・マクフライは、
科学者である親友のエメット・ブラウン博士(通称ドク)を手伝って、
深夜のショッピングモールの駐車場にて、
乗用車デロリアンを改造してドクが開発したタイムマシンの実験をする。

実験は成功したが、
ドクがタイムマシンの燃料であるプルトニウムを調達するために騙した
リビアの過激派の襲来に遭い、
ドクはアサルトライフルで射殺されてしまう。

同じく命を狙われたマーティはとっさにタイムマシンに乗って逃走するが、
シフトレバーを動かす際に肘で次元転移装置のスイッチを入れてしまった為、
30年前の1955年にタイムスリップしてしまう。

1985年に戻ろうとするマーティだったが、
タイムマシンは燃料のプルトニウムを使い果たしてしまった為、
タイムスリップすることが出来なくなっていた。

そこでマーティは1955年のドクと会い、未来に帰る手助けをしてもらうことにした。

最初は疑念の目を向けるドクだったが、タイムトラベル理論を思いついたきっかけなど、
当時の自分しか知らないはずの事情をマーティーが知っていたことから彼を信じ、
数日後にヒルバレーの時計台に落ちる予定の雷の力を利用し
タイムマシンを稼動させる算段を立てる。

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