Марти, обычный подросток из 80-х, оказывается в невероятной ситуации благодаря своему другу — эксцентричному профессору Доку Брауну. Созданная им удивительная машина времени переносит парня в далекие 50-е, где всё кажется одновременно знакомым и чужим. Здесь Марти сталкивается с неожиданной возможностью — увидеть своих родителей, когда они были такими же молодыми, как и он сам.
В этом прошлом Марти знакомится не только с юными версиями мамы и папы, но и с самим Доком Брауном — полным энтузиазма изобретателем, ещё не познавшим всех тайн времени. Их встреча становится началом удивительных приключений, где прошлое и будущее переплетаются самым неожиданным образом, заставляя героя по-новому взглянуть на свою семью и дружбу.