Марти МакФлай и Док Браун вновь отправляются в путешествие сквозь время, теперь в 2015 год. Здесь их ждет мир невероятных технологий: летающие машины, умная одежда и доски, парящие над землей. Но их миссия далека от туристических целей — нужно срочно исправлять возможные неудачи в будущем семьи Марти. Сыновья МакФлая попадают в серьёзную опасность, и требуется срочное вмешательство, чтобы предотвратить грядущие беды.
Попытка изменить будущее приводит к неожиданным осложнениям: соперник Бифф Таннен получает информацию о перемещениях во времени. Используя её, он создает новую реальность, в которой становится властным и богачом благодаря изменению прошлого. Теперь Марти и Док вынуждены вернуться в прошлое, к истокам проблемы — в 1955 год. Но на этот раз они стремятся не к спасению своих родственников, а к восстановлению нормального хода истории. Героев ждут нестабильные временные линии, непредсказуемые события и гонка против времени, чтобы вернуть всё на свои места.