1985年10月25日、音楽好きの高校生マーティ（マイケル・Ｊ・フォックス）は、知り合いの一風変った科学者ブラウン博士（クリストファー・ロイド）より、夜中の1時すぎに研究室前の広場にくるようにいわれた。ガールフレンドのジェニファー（クローディア・ウェルズ）とデートの約束もすませたマーティが夜中に広場にいくと、そこには改造車デロリアンがある。実はこれはタイムマシンで、その実験をしようとする時、燃料に使うため博士が盗んだプルトニウムを狙うリビアの過激派が襲ってきた。銃弾をあび倒れる博士を後に、マーティはデロリアンで逃げ、時速140キロをこえたため、タイムスリップしてしまった。ついた所は1955年。