Молодой человек по имени Марти оказывается в пятидесятых годах благодаря изобретению своего друга — профессора Дока Брауна. Это путешествие во времени становится возможным благодаря специально сконструированной машине, которая переносит его из восьмидесятых годов в прошлое.
В пятидесятых Марти знакомится со своими родителями, которые в это время ещё сами являются подростками. Также он встречает юного Дока Брауна, своего будущего друга и наставника, который пока ещё только начинает свой путь в науке.