De retour de sa 1ère aventure spatio-temporelle, Marty Mc Fly goûte aux joies actuelles de Hill Valley. C'est alors que surgit Doc Brown de sa dernière experience. Marty et sa petite amie, sont emmenés pour un nouveau voyage. En manipulant l'espace-temps, leur vie est bouleversée...
1985. Le jeune Marty McFly mène une existence anonyme auprès de sa petite amie Jennifer, seulement troublée par sa famille en crise et un proviseur qui serait ravi de l'expulser du lycée. Ami de l'excentrique professeur Emmett Brown, il l'accompagne un soir tester sa nouvelle expérience : le voyage dans le temps via une DeLorean modifiée. La démonstration tourne mal : des trafiquants d'armes débarquent et assassinent le scientifique. Marty se réfugie dans la voiture et se retrouve transporté en 1955. Là, il empêche malgré lui la rencontre de ses parents, et doit tout faire pour les remettre ensemble, sous peine de ne pouvoir exister...
An 2057, le Soleil se meurt. L'Humanité est menacée. Le vaisseau spatial Icarus II est notre dernier espoir. A son bord : 8 astronautes. Leur mission : faire exploser une charge nucléaire à la surface du Soleil pour relancer son activité.