Uma máquina do tempo construída pelo excêntrico cientista Emmett Brown, através de um carro do modelo Delorean, é acionada acidentalmente pelo jovem Marty McFly, o qual volta à década de 1950, época em que seus pais George e Lorraine estudavam na mesma escola e viriam a se apaixonar. Antes disso ocorrer, porém, o jovem conhece sua mãe Lorraine, que se apaixona por ele ao invés de se apaixonar por George, o pai de Marty. Essa paixão coloca sua própria existência em risco, porque esse evento poderia alterar todo o futuro.

Então, o jovem deverá promover o amor entre os pais e restabelecer o futuro assim como o conhece. O problema é que ele enfrentará alguns obstáculos ao longo do caminho, como Biff Tannen o valentão da escola, que vive perseguindo George e também está constantemente assediando Lorraine, que felizmente não corresponde ao seu interesse amoroso, mas também não dá a mínima para o tímido e solitário George, que apesar de seu intelecto, é alvo de chacota não apenas por Biff, mas por todos ao seu redor, sendo que Marty passa a ser seu único amigo e tenta motivá-lo a conquistar Lorraine, por quem George é de fato apaixonado, mas não tem coragem de se aproximar dela, que insiste em tentar se aproximar de Marty sem nem sequer saber que se trata de seu futuro filho.

Para piorar as coisas, Marty terá um tempo determinado para fazer com que seus pais se apaixonem antes que sua própria existência seja apagada, e para isto, contará também com a ajuda da versão mais jovem do Dr. Emmett Brown, que o motivará a convencer George a convidar Lorraine para o baile da escola(onde originalmente os dois se beijaram pela primeira vez), além de tentar devolver Marty a sua época com segurança, ao final de tudo, garantindo que sua existência seja de fato preservada. Só existe um porém: Na noite em que Marty é mandado de volta no tempo, Doc Brown havia o convidado para conhecer seu Delorean e comprovar seu experimento, mas a exibição é interrompida quando terroristas líbios invadem o local alegando que Doc havia roubado plutônio deles(para injetar no Delorean e fazer a viagem no tempo possível) e se vingam dele, que é baleado e morto pelos mesmos, que na intenção de não haver testemunhas, perseguem Marty que somente escapa porque é mandado de volta no tempo. O rapaz tem a árdua missão de alertar o cientista afim de que este impeça sua própria execução e garanta sua existência igualmente.