马蒂·麦克弗莱（ Marty McFly）是美国加利福尼亚州山谷镇（ Hill Valley, Callifornia）的一个普通高中生，性格开朗不羁，不但擅长滑板，而且是个流行音乐迷，他希望有一日能够凭借自己的能力，登上舞台演唱，令众人眼前一亮。但让人沮丧的是，马蒂的家世十分糟糕——他们一家的祖先自建镇以来便世居于此，却始终没有什么建树。马蒂的父亲乔治·麦克弗莱（ George McFly）懦弱无能，总是受上司比弗·泰能（ Biff Tannen）的欺负；母亲洛琳·贝恩斯·麦克弗莱（ Lorraine Baines McFly）则刻板、保守，而且酗酒；此外，马蒂还有一个在汉堡王打工的哥哥大卫，和找不到男朋友的姐姐琳达。落伍的家风时常令马蒂感到失望，好在他还有美丽可爱的女友珍妮弗·帕克（ Jennifer Parker）陪伴。马蒂就这样不断地尝试与自己的命运抗争，希望能实现自己的梦想。这一切直到1985年10月25日那一天才被彻底改变，马蒂在拜访忘年交——镇上的鬼马发明家艾米特·布朗博士（ Dr. Emmett Brown）住的车库时，却发现他已经很长时间没回过家了。突然，博士的一通电话打了进来，他邀请马蒂在10月26日1:15前赶到双松购物超市的停车场，参加新发明的第一次实验。就在这时，车库里的一大堆古董钟一齐响起，马蒂这才意识到自己上学快要迟到了。踏着滑板跑了一路的马蒂好不容易赶到学校，却仍被讨厌的斯坦福·斯特里克兰（ Stanford Strickland）老师训了一通。放学后，马蒂带着自己的“针头乐队”（ Pinheads）参加校乐队选拔，他们演唱了休易·刘易斯的《爱的力量》（ Power of Love），却被保守的老师们以“太吵”为由刷了下来。灰心丧气的马蒂只好找到珍妮弗去约会，结果中途还被发传单让他们“拯救法院钟楼”的老太太打搅。夜里，马蒂回到家中，却发现父亲的车被醉酒驾驶的比弗撞得稀烂，趾高气扬的比弗非但不思悔改，还大摇大摆地把责任全推到乔治身上。晚餐时，唠唠叨叨没完的洛琳回忆起30年前她与乔治相遇的情形，不停地抱怨现在女孩倒追男孩的情形。马蒂听了顿觉无趣， 他回到自己房间倒头就睡。夜里，博士又打来了电话，提醒马蒂注意时间，并让他捎上摄像机赶到双松购物超市。在停车场里，马蒂见到了博士的新发明——一台经过深度改装的德罗林DMC-12型运动跑车，这辆车一旦加速到88英里每小时时，便能够穿越时间，前往任何一个时代。激动不已的博士让自己的狗爱因斯坦坐了上去，用遥控器进行演示，成功地让时间机器穿越到1分钟后的未来。随后他又亲自坐上驾驶席，对着镜头讲解起时间机器的工作原理，特别是他在30年前脑袋磕在马桶上，灵光一现，发明出来的核心元件——通量电容器（ flux capacitor）。