马丁(Michael J. Fox 饰)才回到现实世界与女友团聚,布朗博士(Christopher Lloyd 饰)就心急火燎地把他们带到了30年后的未来世界,原来这一次是马丁未来的两个孩子因参与抢劫锒铛入狱,博士要携马丁一起阻止悲剧发生。周旋一番后,两个孩子被成功挽救,但三人回到现实世界后,却发现周遭发生了天翻地覆的变化,世界被贝夫(Thomas F. Wilson饰)所控制,马丁的父亲乔治惨死,母亲洛莲(Lea Thompson 饰)竟然成了贝夫的妻子!这一切都是因为时光机器的秘密不慎被未来...
亚历山大(盖·皮尔斯 Guy Pearce 饰)博士是一位狂热的科学爱好者,他一直想证明时间旅行是可行的,并将全部的精力都投放到了时间机器的研究中。可是一天,未婚妻的意外离世让他悲愤不已,并加紧了时间机器的研制,希望能重返过去,拯救未婚妻的生命。时光机研制成功,亚历山大成功穿越到了过去,亲眼目睹了未婚妻的意外事故。可是无论他回到过去多少次,都没有办法救回未婚妻,未婚妻都会因为各种意外事故身亡。问题,到底出在了什么地方?亚历山大为了解开这个谜,将寻找答案的希望放在了过去。不停的穿越,不停的前往未来...