Marty McFly, adolescent ordinaire des années 1980, se retrouve propulsé accidentellement en 1955 à bord d'une DeLorean transformée en machine à voyager dans le temps par son excentrique ami le docteur Emmett Brown. Coincé dans le passé, Marty croise ses propres parents adolescents et perturbe malgré lui leur rencontre, menaçant sa propre existence future. Il doit alors s'assurer que ses parents tombent bien amoureux l'un de l'autre, tout en cherchant un moyen de retourner à son époque. Cette course contre le temps l'entraîne dans une série de péripéties aussi drôles que vertigineuses.