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.

En un extraño y deprimente universo futurista donde reinan las máquinas, una mosca cae dentro de un ordenador y cambia el apellido del guerrillero Harry Tuttle (Robert de Niro) por el del tranquilo padre de familia Harry Buttle, que es detenido y asesinado por el aparato represor del Estado. El tranquilo burócrata Sam Lowry (Jonathan Pryce) es el encargado de devolver un talón a la familia de la víctima, circunstancia que le permite conocer a Jill Layton (Kim Greist), la mujer de sus sueños. Y, mientras la persigue, hace amistad con Harry Tuttle y se convierte en su cómplice.