馬丁（邁克爾·J·福克斯飾）剛與女友團聚，布朗博士（克里斯托弗·洛伊德飾）便將其帶往30年后的2015年，因馬丁未來的兩個兒子因盜竊入獄。三人阻止事件后返回現實世界，卻發現時空已被顛覆：貝夫（托馬斯·F·威爾森飾）通過偷取博士的時光機和未來日記回到1955年篡改歷史，成為億萬富翁并掌控小鎮。他強迫洛蓮（莉·湯普森飾）與自己結婚，導致喬治慘死。為修正時間線，馬丁和博士再次穿越至1955年，在年輕版貝夫試圖獲取體育年鑒牟利的關鍵時刻展開爭奪。最終他們成功奪回時光機并銷毀日記，使歷史回歸原狀，貝夫重新變回卑微的汽車工頭。