馬丁在1955年發現布朗博士留下的信件與時光機后，意外找到其墓碑得知博士在1885年遇害。為阻止歷史被改寫，他穿越至1885年西部小鎮，在礦場沖突中發現博士因揭露畢夫家族祖先陰謀而遭陷害致死。通過修復被損毀的時光機動力系統，馬丁聯合博士策劃利用蒸汽火車牽引裝置達到時間跳躍所需速度。期間既要應對西部惡勢力的追殺，又需修正年輕版埃德娜對博士命運線的影響。最終在峽谷決戰中擊敗反派，借助火車加速突破時空壁壘，帶著博士成功返回1985年現代。