Aunque a Marty McFly todavía le falta tiempo para asimilar el hecho de estar viviendo dentro de la familia perfecta gracias a su anterior viaje en el tiempo, no le queda ni espacio para respirar cuando su amigo Doc aparece de improviso con la máquina del tiempo (mucho más modernizada), e insta a que le acompañen él y su novia a viajar al futuro para solucionar un problema con la ley que tendrá uno de sus futuros hijos.

Parodia de los filmes de ciencia ficción de los años 50. Unos platillos volantes procedentes de Marte sobrevuelan todas las capitales del mundo. La población, aterrada, espera conocer sus intenciones. Al presidente de los Estados Unidos, su asesor científico le asegura que serán absolutamente pacíficas. Sin embargo, sus asesores militares le aconsejan que aniquile a los marcianos antes de que sea demasiado tarde.

El adolescente de los ochenta Marty McFly es enviado accidentalmente al pasado, a 1955, interrumpiendo sin darse cuenta el primer encuentro de sus padres y atrayendo el interés romántico de su madre. Marty debe reparar el daño a la historia reavivando el romance de sus padres y, con la ayuda de su excéntrico amigo inventor Doc Brown, regresar a 1985.