但是布朗博士的壹項實驗改變了壹切。在測試布朗博士發明的時光機時，布朗博士不幸被恐怖分子殺害，而馬丁在逃命時駕駛時光機從1985變成了1955。
馬丁在30年前遇到了他的父親喬治和壹直欺負喬治的貝弗。因為馬丁取代了喬治，被洛林父親的車撞倒，他還遇到了少女時期的洛林，並被她追求。馬丁在30年前設法找到了布朗博士，並想出了壹種利用閃電能量返回“未來”的方法。但為了防止自己消失，馬丁必須了解並愛上讓喬治和洛林。
馬丁想盡辦法接近讓喬治和洛林，但貝弗總是出來搗亂。馬丁和貝夫之間的反復鬥爭也讓洛林對他更加迷戀。馬丁將Jeangeorges設計成拯救美國的英雄，但Bev的再次出現改變了局勢。喬治面對貝弗對洛林的欺淩，最終鼓起勇氣與貝弗戰鬥並擊敗了貝弗。這使洛林愛上了他。
為了進壹步發展喬治和洛林之間的關系，馬丁代替吉他手在派對上表演。就在馬丁即將消失的時候，喬治終於吻了洛林，馬丁也避免了消失的厄運。而馬丁在《忘我》中的熱情表演也對音樂的發展起到了重要作用。
向喬治和洛林祝福後，馬丁匆匆趕到鐘樓去見布朗博士。他想告訴布朗醫生他將來會被槍斃，但醫生拒絕了。雖然意外不斷發生，但馬丁最終成功利用閃電能量回到1985。醫生也采取了預防措施，因為他讀了馬丁留下的信，並從恐怖分子的槍下幸存下來。
馬丁悄悄地回家了。第二天起床時，他驚訝地發現家裏的壹切都變了。由於馬丁在1955中的努力，喬治成為了壹個自信的成功者，而貝弗則成為了壹個清潔汽車的仆人。馬丁終於又見到了珍妮。但就在此時，醫生突然從未來回來了。他告訴馬丁和珍妮，他們的孩子將來會有麻煩。在馬丁從時間旅行中恢復過來之前，他和珍妮被拖上了改進的時間機器，飛往未來。
回到未來第二部分
為了幫助未來的孩子，馬丁和珍妮跟隨布朗博士來到了30年後。在那裏，馬丁遇到了老貝夫和他的孫子格裏夫。馬丁偽裝成自己的兒子。在壹場滑板大戰後，他讓格裏夫和他的團夥承受了後果，避免了他們孩子的災難，但老貝夫發現了時間機器的秘密。30年後，珍妮被送到她的家中，並見證了馬丁30年後的生活。當醫生和馬丁在尋找珍妮時，老貝弗偷走了時間機器。
醫生和馬丁回到了1985，卻發現這座城市已經變成了人間地獄，貝弗成了壟斷者，控制了壹切。馬丁和醫生明白是老貝弗幹的。馬丁來到Bev，詢問了Bev贏得未來要出版的體育年鑒的時間。在逃離Bev的追捕後，馬丁和醫生再次回到1955，糾正被改變的歷史。
馬丁和醫生在1955中爭先恐後地改變歷史。與此同時，他們不得不避免遇到過去的自己和之前來到1955的馬丁。為了贏回體育年鑒，馬丁年輕時曾與貝弗壹夥鬥智鬥勇。但當他最終拿到年鑒時，年鑒被Bev意外收回了。馬丁用氣墊滑板從貝弗的車裏搶走了年鑒。貝弗又壹次遭受了痛苦。馬丁燒毀了年鑒，讓歷史回歸正常。但是壹道閃電讓博士和時間機器不知去向。1955只剩下馬丁壹個人。傾盆大雨中，馬丁收到了壹封70年前醫生的來信。馬丁知道醫生是安全的，但他不能離開1955。他不得不再次求助於1955的布朗博士。剛剛送走前壹個馬丁的醫生在看到另壹個被困在時間中的馬丁時忍不住暈倒了。
回到未來第三部分
根據博士70年前留下的信，馬丁博士和1955博士找到了藏在洞穴礦裏的時光機。馬丁意外發現18 85的醫生在寄出信後不久就會被殺，於是他乘坐時光機來到1885。馬丁成功抵達，但油箱意外受損。馬丁遇到了他的祖先威廉，並得到了照顧。他在成立之初化名去了這個小鎮，但遇到了貝弗的祖先鄧·傅彪並受到迫害。醫生在危急關頭救了馬丁。醫生得知了將要發生的事情，並準備和馬丁壹起回到未來，但破裂的燃料箱使時間機器無法以所需的速度運行。醫生想出了利用火車的辦法，並在實地調查時救了女教師凱莉。他們壹見鐘情。在宴會上，馬丁從鄧·傅彪手中救出了醫生，但他接受了與鄧·傅彪決鬥的挑戰。博士和喜歡科幻小說的凱利彼此深愛著對方，但他們必須回到未來的事實讓他相當緊張。回到未來的前壹天晚上，醫生去和凱莉道別。在凱利的追問下，醫生說出了時間旅行的秘密，但凱利誤解了他。絕望的醫生去酒吧借酒消愁，傷心的凱利不得不離開小鎮。馬丁醒來後找到了醫生，但當他正要離開時，醫生因醉酒而睡著了，這使馬丁面臨與鄧·傅彪決鬥的危機。馬丁叫醒了博士後並試圖逃跑，但博士落入了鄧·傅彪的手中。馬丁急中生智，用鐵板保護自己，打敗了鄧傅彪。馬丁和波波？國際敵人？養蘋果？死鱸魚凝視？知道了醫生對她的真情，她也來找醫生。醫生的計劃順利實施，但凱莉到達後，她處於危險之中。為了救凱莉，醫生錯過了回到未來的機會。時間機器成功地將馬丁送回了1985，但不幸的是它被摧毀了，馬丁無法再次接回博士。他找到了他的女朋友珍妮和她壹起旅行。因為時間旅行的經歷改變了馬丁的急性子，馬丁避免了未來的災難。馬丁和珍妮來到了時間機器被摧毀的地方，並為博士不能回來而感到悲傷，但就在此時，馬丁博士和珍妮穿著新的時間機器出現在他面前。他與凱利結婚並有了孩子。在告訴馬丁“未來的壹切都是不確定的”後，博士繼續他的時間之旅。