Cậu thiếu niên Marty McFly là một nghệ sĩ trẻ đầy tham vọng và có một cô bạn gái Jennifer Parker ở Hill Valley, Califoia. Gia đình cậu thì thật ít tham vọng; cha cậu là George luôn bị bắt nạt bởi viên giám sát của mình Biff Tannen, trong khi mẹ cậu thì lại là một kẻ nghiện rượu thừa cân, lúc nào cũng hồi tưởng về quá khứ, chẳng hạn như lúc bà mới gặp George hồi học trường trung học khi ông bị xe của cha bà tông phải. Marty đã gặp gỡ và kết thân với một nhà khoa học "Doc" Brown. Ông tiến sĩ này dặn cậu phải lái xe tới chỗ bãi đậu vào lúc nửa đêm để chứng kiến chiếc xe thời gian mà ông vừa phát minh có tên DeLorean hoạt động. "Tích tụ điện mạch" của chiếc xe hoạt động chủ yếu nhờ Plutonium mà ông đã đánh cắp từ một bọn khủng bố Libya. Doc đã thử nghiệm chiếc xe của mình bằng cách tăng vận tốc của nó lên 88 mph, gửi nó đến tương lai một phút sau và kết quả là thí nghiệm thành công. Ông tiếp tục muốn chứng minh khả năng đi xuyên thời gian của chiếc xe bằng cách đặt mốc thời gian nó đến là 5 tháng 11 năm 1955, ngày mà ông phát hiện ra "Tích tụ điện mạch". Trước khi Doc chuẩn bị lên xe cho chuyến đi đầu tiên của mình thì bọn Libya xuất hiện và xả súng vào người ông. Marty trong cơn hoảng loạn đã vội nhảy lên chiếc DeLorean định trốn thoát nhưng vô tình kích hoạt cỗ máy thời gian, đưa cậu đến mốc thời gian mà Tiến sĩ Doc đã đặt. Khi chiếc xe đến nơi Marty phát hiện ra mình đúng ở thời điểm đó năm 1955 và thấy chẳng còn Plutonium để khởi động chiếc xe trở về nữa. Lang thang ở Hill Valley năm 1955, Marty gặp George hồi trẻ đang bị bắt nạt bởi một nhóm bạn cùng lớp với tên cầm đầu là Biff. Sau khi Marty cứu George khỏi một tai nạn đâm xe và bị bất tỉnh, cậu tỉnh dậy thì thấy mình ở trong giường ngủ, bên cạnh thiếu nữ Lorraine đang mê đắm cậu thay vì George như đúng chiều không gian - thời gian. Marty đã rời khỏi nhà của Lorraine để tìm gặp Tiến sĩ Doc năm 1955 và yêu cầu sự giúp đỡ của ông để đưa cậu trở lại thời điểm năm 1985. Khi biết chiếc máy thời gian không còn Plutonium nào, Doc giải thích rằng nguồn năng lượng duy nhất có thể thay thế nó lúc này là một tia sét có điện tích khoảng 1,21 tỷ oát. Marty chợt vớ được một tờ báo và phát hiện ra sẽ có một vụ sét đánh vào chiếc đồng hồ trên đỉnh tòa án thành phố vào đêm thứ bảy tới. Doc đã vạch ra một kế hoạch để khai thác sức mạnh của tia sét này, đồng thời bắt Marty phải giới thiệu bố mẹ mình với nhau để đảm bảo sự tồn tại của chính mình sau này. Marty luôn nhiều lần tìm cách đưa George lại gần với Lorraine, nhưng lại gây thù oán với Biff và băng đảng của hắn. Trong cuộc rượt đuổi Marty kịch tính, xe của đồng bọn Biff bị tông phải một xe chở phân và Lorraine càng quyết tâm muốn có được mối quan hệ với Marty. Marty đã định cảnh báo Doc về cái chết của ông trong tương lai nhưng Tiến sĩ này đã từ chối không nghe vì sợ nó sẽ thay đổi chiều không gian - thời gian như đã làm với Marty. Khi Lorraine đến hỏi mời Marty tới Vũ hội Say đắm dưới biển do trường tổ chức, Marty đã lập kế hoạch để George tới đó và giả vờ là anh hùng tới "giải cứu" Lorraine khỏi những hành động xấu của Marty với cô (thực chất là Marty diễn). Tuy nhiên kế hoạch bị đổ bể khi tên Biff đang say rượu tới, kéo Marty ra khỏi xe và định giở trò quan hệ với Lorraine. George tới định làm theo kế hoạch của Marty nhưng khi thấy Biff đứng dậy thì cả người cậu run cầm cập. Nhưng cuối cùng dũng khí của một người đàn ông đã giúp George chiến thắng bản thân và đấm Biff một cú trời giáng. Sau đó George và Lorraine cùng dẫn nhau tới Vũ hội, Marty đã trợ giúp ban nhạc ở đó biểu diễn nhằm tiến tới mục đích để bố mẹ mình có nụ hôn đầu tiên.