Spock ist tot! Die Stimmung unter seinen früheren Freunden ist entsprechend gedrückt. Auch Pille nimmt sich den Tod seines liebsten Diskussionspartners schwer zu Herzen, trotzdem verwundert es Kirk sehr, als er ihn in Spocks Kabine ertappt und ausgerechnet er sich genauso wie der tote Vulkanier benimmt. Kirk erfährt von Spocks Vater Sarek, dass Spock versucht haben muss, vor seinem Tod seinen Geist in jemand anderes zu übertragen - in McCoy? Tatsächlich finden Saavik und Kirks Sohn David Marcus, die beide auf dem Planeten Genesis zurückgeblieben sind, Spocks leeren Sarg und entdecken in der Nähe ein vulkanisches Kind ohne Gedächtnis, das rasant heranwächst...

Der Teenager Marty McFly wird mit der Zeitmaschine seines Freundes, dem skurrilen Wissenschaftler Dr. Emmett Brown versehentlich ins Jahr 1955 geschleudert. Dort verhindert er zunächst unabsichtlich, dass sich seine zukünftigen Eltern kennen lernen und in einander verlieben, womit er seine eigene Zeugung gefährdet. Zu allem Überfluss verguckt sich seine Mutter auch noch in ihn. Ihm bleibt nun eine Woche Zeit, seinen tollpatschigen Vater mit seiner Mutter zu verkuppeln und gemeinsam mit Docs dreißig Jahre jüngerem alter Ego einen Plan zu entwickeln, wie sie das bevorstehende große Gewitter nutzen können, um ihn in die Gegenwart zurück zu schicken.

Als Dr. Emmett Brown im Jahre 1955 bei einem Landeversuch mit dem DeLorean vom Blitz getroffen wird, katapultiert ihn die Zeitmaschine in das Jahr 1885. Sofort schreibt er Marty McFly einen Brief, in dem er seinen Freund darüber unterrichtet, dass es ihm gut gehe und er seinen Lebensabend gern in dieser Epoche verbringen würde. Dank des zuverlässigen Postsystems erreicht der Brief Marty 70 Jahre später direkt nachdem dieser mit ansehen musste, wie die Zeitmaschine im bewölkten Nachthimmel von Hill Valley verschwand. Kurz darauf findet Marty allerdings heraus, dass der schrullige Wissenschaftler eine Woche nach seiner Ankunft im Wilden Westen erschossen wird. Um dies zu vereiteln, begibt er sich kurzerhand selbst auf die Reise in das Jahr 1885.

Nachdem Doc Brown am Ende des ersten Teiles Marty mit in die Zukunft genommen hat, sieht er nun selbst, was aus ihm werden wird - ein abgehalfterter Angestellter, der am Ende der Karriereleiter steht.Marty und Doc Brown versuchen, der Zukunft einen kleinen Schubser in die richtige Richtung zu geben. Doch Biff gibt seiner eigenen Zukunft durch einen Fehler Martys eine neue Wendung - und dieser Fehler muß nun ausgebügelt werden...

Bei einer archäologischen Ausgrabung wird ein Artefakt einer vergangenen Zivilisation gefunden und fällt in die Hände von Kathryn Keen, einer jungen Kuratorin eines staatlichen Museums. Bei dem Fundstück handelt sich um ein über 2000 Jahre altes Relikt, welches unglaublich präzise das heutige Sonnensystem darstellt. Ale ein mysteriöser Planet mit der Sonne zusammenstößt, führt das auf der Erde zu Meteoriteneinschlägen und gewaltigen Naturkatastrophen von globalem Ausmaß. Die klügsten Köpfe der Welt stehen machtlos vor einem Mysterium. Zu alledem fällt auch noch ein geheimnisvoller Stein aus dem Weltall vom Himmel, der eine übernatürliche Energie ausstrahlt und bald schon im Zentrum der Aufmerksamkeit steht. Nur die Entschlüsselung der antiken Sternenkarte scheint das Schicksal der Menschheit noch retten zu können.