Als ein Untersee-Telefonkabel entlang des Pazifikgrundes verlegt werden soll, wird dort ein jahrhunderte altes Raumschiff entdeckt. Ein Expertenteam um den Psychologen Norman Goodman, die Meeresbiologin Beth Halperin, den Mathematiker Harry Adams und den Astrophysiker Ted Fielding zieht aus, um die Ursprünge des unbekannten Flugobjekts herauszufinden. Wenn auch die Zusammenarbeit der argwöhnischen Forscher eher zu wünschen übrig lässt, finden sie heraus, dass das Raumschiff amerikanischen Ursprungs ist und aus der Zukunft stammen muss. Als sie auf eine riesige Kugel nicht-irdischen Ursprungs stoßen und diese betreten wollen, wird ihre Neugier jedoch jäh bestraft. Und als unerwartet ein schwerer Sturm aufzieht, ist das Team am Meeresboden plötzlich völlig auf sich allein gestellt.

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.