好莱坞导演维克多（阿尔•帕西诺饰）曾经大名鼎鼎，有过辉煌的历史。他的影片曾获过奥斯卡提名。然而，时运不济，一心追求艺术的他，却遭到大牌明星的罢演，就连一直支持他艺术的前妻也将他解雇。眼看着维克多的新片《日出日落》即将胎死腹中。也许是上帝的眷顾吧，一位天才程序设计师神秘地出现在维克多面前，交给他一套可以设计出高度逼真的三维动画的程序。利用它，维克多创造出了一个让全世界，无论是男人还是女人都狂热喜爱的“完美女人”——Simone。Simone一夜之间迅速走红，成为全世界追随的超级偶像。可是，人们并不知道，他们日夜追捧的“完美女人”，其实并不存在于现实世界。虚拟背后的危机，随之攀升……

伊萨克是一位为美国宇航局工作的年轻科学家，他通过工作中的一颗卫星意外地接收到来自太空的神秘信号，从而解决了日常生活中的困难。当他开始调查坠机地点时，他的整个世界都颠倒了——他被外星人绑架了。他发现他的相机就在他旁边，意识到他把整件事都录下来了。现在唯一的问题是当他试图告诉他最亲近的人，他们不相信他。

布朗博士（克里斯托弗•洛伊德ChristopherLloyd饰）总是有些稀奇古怪的发明。在一次试验他发明的时光机器时，他找来了忘年交高中生马丁（迈克尔•J•福克斯MichaelJ.Fox饰）。岂料实验过程中博士被歹徒杀害了，马丁慌乱中架着时光机逃跑，回到了30年前。马丁遇到了30年前的父亲乔治（克利斯丁•格拉夫CrispinGlover饰）和母亲洛莲（莉•汤普森LeaThompson饰）。马丁一边找寻30年前的布朗博士，好让自己回到未来；一边尽力撮合乔治和洛莲，以免自己在以后消失了。但乔治为人懦弱，马丁在撮合过程中弄巧成拙让洛莲爱上了自己。还有令人讨厌的贝夫从中作梗，令马丁恼怒不已。马丁周旋在他的双亲之间，还要尽快找到博士，想办法回到未来……

马丁（迈克尔·J·福克斯饰）从他生活的八十年代来到了1955年，根据好朋友埃米•布朗博士（克里斯托弗·洛伊德饰）于1885年留下的信件，马丁找到了博士研制的时空穿梭机。本以为可以乘坐着这台机器回到未来，马丁却意外发现了博士的墓碑，原来他在留下那封信后不久便被人杀害。为了拯救埃米博士，马丁乘坐时空穿梭机来到了1885年的美国西部。马丁能否改变历史，拯救博士的生命？二人能否成功回到未来？“回到未来三部曲”完结篇，一起与马丁乘坐时空穿梭机畅游时间。

影片改编自同名热门绘本，背景设定在洋溢未来风格的过往年代。主人公米歇尔（米莉·波比·布朗饰）是个失去双亲的少女，她为了寻找失散的弟弟而踏上穿越美国西部之旅，与她同行的是个可爱又神秘的机器人，以及一名古怪的流浪客（克里斯·帕拉特饰）。

马丁（MichaelJ.Fox饰）才回到现实世界与女友团聚，布朗博士（ChristopherLloyd饰）就心急火燎地把他们带到了30年后的未来世界，原来这一次是马丁未来的两个孩子因参与抢劫锒铛入狱，博士要携马丁一起阻止悲剧发生。周旋一番后，两个孩子被成功挽救，但三人回到现实世界后，却发现周遭发生了天翻地覆的变化，世界被贝夫（ThomasF.Wilson饰）所控制，马丁的父亲乔治惨死，母亲洛莲（LeaThompson饰）竟然成了贝夫的妻子！这一切都是因为时光机器的秘密不慎被未来的老贝夫识破，他偷偷回去捣鬼，竟因此使得整个世界都在他的掌握下！马丁与博士再次踏上时光穿梭的征途，希望将世界扳回正轨。