马丁（迈克尔·J·福克斯 饰）从他生活的八十年代来到了1955年，根据好朋友埃米? 布朗博士（克里斯托弗·洛伊德 饰）于1885年留下的信件，马丁找到了博士研制的时空穿梭机。本以为可以乘坐着这台机器回到未来，马丁却意外发现了博士的墓碑，原来他在留下那封信后不久便被人杀害。为了拯救埃米博士，马丁乘坐时空穿梭机来到了1885年的美国西部。 马丁能否改变历史，拯救博士的生命？二人能否成功回到未来？“

依据博士在七十年前留下的信，马丁和1955年的博士找到了藏在穴矿中的时间机器。马丁无意间发现在1885年的博士在寄信后不久就将被杀，于是又乘着时间机器赶往1885年。马丁成功抵达，但油箱却不慎破损。马丁遇上了他的祖先威廉并受到照顾，他化名来到了建立之初的小镇，却遇上了贝夫的祖先邓彪福，并受到迫害。