Marty McFly et Doc Brown reprennent du service pour une nouvelle aventure temporelle qui les emmène cette fois dans le futur, plus précisément en 2015. Leur mission : empêcher le fils de Marty de commettre une erreur qui ruinera sa vie et celle de sa famille. Mais le machiavélique Biff Tannen, désormais âgé et richissime, met la main sur la DeLorean et l'almanach des sports, modifiant ainsi le passé pour créer une réalité alternative où Hill Valley est devenu un enfer. Marty et Doc doivent alors voyager entre différentes époques pour réparer les dégâts et restaurer la timeline originale, dans une course contre la montre haletante.