在上一集J（威尔·史密斯 Will Smith 饰）重新召回K（汤米·李·琼斯 Tommy Lee Jones 饰）作为搭档之后，时间又过去了许多年，但是外星人对地球的觊觎却一直没有停歇。而且J还了解到了K已经死了四十多年。无论未来如何发展，K都和外星人入侵地球有着千丝万缕的联系。而且这段时间，J了解到是一个叫做鲍里斯（杰梅奈·克莱门特 Jemaine Clement 饰）的外星罪犯在1969年干掉了当时还没有太多经验的K（乔什·布洛林 Josh Brolin 饰）。而在四十多年后，这个鲍里斯就成为了地球
布朗博士（克里斯托弗.洛伊德 Christopher Lloyd 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 Michael J. 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 Crispin Glover 饰）和母亲洛莲（莉.汤普森 Lea Thompson 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
马丁（Michael J. Fox 饰）才回到现实世界与女友团聚，布朗博士（Christopher Lloyd 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（Thomas F. Wilson饰）所控制，马丁的父亲乔治惨死，母亲洛莲（Lea Thompson 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
