Марти, обычный подросток из 80-х, оказывается в невероятной ситуации благодаря своему другу — эксцентричному профессору Доку Брауну. С помощью удивительной машины времени, собранной гениальным учёным, парень переносится в далёкие 50-е. Здесь его ждёт встреча с самыми неожиданными людьми — молодыми версиями собственных родителей, которые пока ещё сами являются подростками.
В этом незнакомом мире Марти знакомится и с юным Доком Брауном, ещё только начинающим свой путь в науке. Путешествие во времени ставит перед героем сложные задачи: ему предстоит не только разобраться в реалиях прошлого, но и осторожно действовать, чтобы не нарушить ход истории. Каждая встреча и каждое решение могут иметь непредсказуемые последствия для будущего.