בחזרה לעתיד
עלילת הסרט

קבל השטף (Flux Capacitor) מתואר על ידי דוק בראון כ"מה שעושה את המסע בזמן אפשרי". מכשיר זה הוא רכיב הליבה של מכונת הזמן.
מרטי מק'פליי (מייקל ג'יי פוקס) הוא נער בן 17, המתגורר בעיירה האמריקאית היל ואלי שבקליפורניה. בבוקר 25 באוקטובר 1985, חברו המדען התמהוני אמט "דוק" בראון (כריסטופר לויד) מזמין אותו לפגישה ב-01:15 בלילה. לאחר יום הלימודים ניגשת למרטי וחברתו ג'ניפר פארקר (קלאודיה וולס) אשה המבקשת מהם תרומה לצורך שיפוץ השעון שעל בית המשפט במרכז העיירה, שפסק מלפעול 30 שנה קודם לכן כתוצאה מפגיעת ברק, ומוסרת לו עלון בנושא. לאחר מכן מבחין מרטי ברכב שטח ומביע משאלה שהיה רוצה ברכב כזה. כאשר מרטי חוזר לביתו הוא מוצא את אביו הנוירוטי ג'ורג' (כריספין גלובר) מושפל על ידי מפקחו במקום העבודה ביף טאנן (תומאס פ. וילסון), לאחר שהאחרון גרם נזק למכוניתם המשפחתית ואינו מעוניין לשלם. בארוחת הערב אמו של מרטי, לוריין (ליאה תומפסון), אשה מדוכאת ושתיינית בעלת עודף משקל, משחזרת לילדיה איך פגשה בג'ורג' והתאהבה בו לאחר שאביה פגע בו במכוניתו.
באותו לילה פוגש מרטי את דוק במגרש החניה של קניון "האורנים התאומים" (Twin Pines Mall). דוק מציג בפני מרטי מכונית ספורט מדגם דלוריאן DMC-12, אותה הוא הסב למכונת זמן. דוק מסביר למרטי כי מכונת הזמן דורשת כוח של 1.21 גיגהואט, שמיוצר על ידי כור גרעיני המופעל בפלוטוניום, וכי על המכונית להאיץ למהירות 88 מייל לשעה (כ-140 קמ"ש) על מנת לנוע בזמן. כדי להדגים את השימוש במכונה, מקליד דוק את התאריך 5 בנובמבר 1955 כתאריך היעד, היום בו המציא את קבל השטף (Flux capacitor) המאפשר את המסע בזמן.
בטרם מספיק דוק לצאת למסעו המתוכנן, מגיעים למקום מחבלים לוביים מהם גנב את הפלוטוניום ויורים בו למוות. מרטי קופץ אל תוך הדלוריאן ונמלט מהלובים במגרש החנייה של הקניון, עד אשר הוא מגיע למהירות 140 קמ"ש ונוסע בטעות לשנת 1955, היישר אל חווה שנמצאה במקום בו עומד הקניון משנת 1985. בעל החווה יורה לעברו ברובה ציד מתוך חשש שמרטי הוא חוצן שנחת בחווה עם חלליתו. מרטי המבולבל נמלט במכונית הדלוריאן ובדרכו החוצה דורס עץ אורן, אחד מזוג אורנים בשולי החווה שעל שמם נקרא הקניון לעתיד. הוא נעצר ליד פרויקט בנייה שעתיד להיות הבית בו תתגורר משפחתו, שם המכונית שובקת חיים והוא מגלה שמאגרי הפלוטוניום נגמרו. הוא מסתיר את הדלוריאן מאחורי שלט הפרסומת לשכונה Lyon Estate וצועד לעבר העיירה. מרטי מגלה לתדהמתו שכיכר העיירה משקפת את התרבות הפופולרית של שנות ה-50, ואף השעון שעל בית המשפט עדיין פועל. מודעת פרסומת בככר מפרסמת סרט קולנוע בכיכובו של שחקן הקולנוע רונלד רייגן - נשיא ארצות הברית ב-1985.
הוא מוצא את אביו ג'ורג' מקפליי, בהיותו נער חנון מתבגר ומגושם, כאשר ביף טאנן הוא בריון בית הספר ומתעלל בו רבות. אך ברגע הגורלי בו ג'ורג' עומד להיפגע על ידי המכונית של אביה של לוריין, מציל אותו מרטי באינסטינקט ונפגע בעצמו, ומונע מהוריו להיפגש. מרטי מתעורר בבית אמו לוריין ביינס, תלמידת תיכון צעירה ומלאת תשוקה, והופך למושא אהבתה של אמו תחת אביו. לאחר ארוחת הערב הוא יוצא אל ביתו של דוק. דוק אינו מכירו ומסרב להאמין לסיפורו, עד שמזכיר לו מרטי את שסיפר לו דוק משנת 1985, על המצאת קבל השטף. עד מהרה מתחוור לדוק שאין באפשרותו לספק את כמות האנרגיה הדרושה, וטוען מתוך יאוש כי האפשרות היחידה להספק כזה היא מכת ברק. מרטי שולף מכיסו את העלון שקיבל ב-1985 ומספר לו כי ברק יכה במגדל השעון שעל בית המשפט בשבת הקרובה. דוק מתכנן דרך בה יוכלו לרתום את הכוח מהברק. לפי תוכניתו, יקשור כבלי הארקה למגדל השעון ולשני פנסי רחוב ומוט הארקה נוסף לקבל השטף במכונה, ומרטי יאיץ למהירות 140 קמ"ש ברגע בו יכה הברק במגדל.
דוק מסיק כי מרטי פגם בקו הזמן כאשר מנע מהוריו להיפגש. מאחר שמרטי לא ייוולד אם הוריו לא ייפגשו ויתאהבו, הוא נמצא בסכנת הימחקות מן המציאות. מרטי מנסה להפגיש בין שני הוריו ונכשל שוב ושוב כאשר ביף מתערב ומרטי נאלץ להתעמת איתו, מה שמעלה את קרנו בעיני לוריין. תוך כדי כך לומד מרטי לראשונה כי אביו חובב מדע בדיוני הכותב סיפורים, אך חסר ביטחון עצמי כדי לפרסמם. לאחר שלוריין מזמינה את מרטי למסיבת ריקוד בבית הספר, מציע מרטי לג'ורג' תוכנית בה "יציל" את לוריין ממרטי, אך ביף מופיע לפתע ותוקף את לוריין ומרטי. ג'ורג' מבין כי עליו להציל את לוריין באמת, ובעקבות כך מתעמת עם ביף לראשונה בחייו ומצליח להממו במהלומת אגרוף. לוריין וג'ורג' מתאהבים והולכים לרקוד יחד במסיבה בה הם מתנשקים לראשונה ומבטיחים את קיומו של מרטי. מרטי מבצע בפניהם את השיר "Johnny B. Goode" (שנכתב ב-1955 על ידי צ'אק ברי אך יצא לאור רק ב-1958). מנהיג הלהקה המופיעה במסיבה, ומתלהב מהשיר, הוא דודנו של צ'אק ברי, והוא מטלפן אליו על מנת שיאזין לשיר ויקבל השראה.
מרטי מנסה להזהיר את דוק על מותו הצפוי בעתיד בעזרת מכתב אזהרה אותו הוא מגניב לכיס מעילו. דוק קורע את המכתב מבלי לקרוא אותו, משום שהוא מודע לסכנות הטמונות בידיעה של אירועים עתידיים. עקב כך מכוון מרטי את מכונת הזמן 10 דקות מוקדם יותר על מנת להזהיר את דוק לפני שייהרג. אך כאשר הוא מגיע ל־1985 הרכב שוב שובק חיים, ומרטי נאלץ לרוץ רגלית אל "קניון האורן הבודד" (Lone Pine Mall) - ששמו השתנה כיוון שמרטי דרס את אחד מזוג האורנים ב-1955 - שם צופה מרטי ממרחק במחבלים הלובים יורים בדוק בשנית. מרטי מקונן על מות דוק, אך למרבה ההפתעה מתאושש דוק ומראה למרטי כי תחת בגדיו הוא חובש אפוד מגן, לאחר שהסכים פעם אחת לחרוג ממנהגו ולקרוא את מכתב האזהרה. דוק מסיע את מרטי הביתה ונפרד ממנו בנסיעה אל העתיד.
למחרת מגלה מרטי כי שינה את ההיסטוריה – אביו שגדל להיות גבר מלא ביטחון עצמי פרסם את הספרים שכתב והפך לסופר מצליח, לאחיו יש עבודה מוצלחת, אחותו זוכה להצלחה בתחום החברתי, אמו נראית רזה ועירנית יותר, וביף הוא בעל עסק קטן לתחזוקת רכב הנותן שירות לאביו תוך גילויי חנופה. מרטי אף מופתע לגלות כי משפחתו יכלה להרשות לעצמה לרכוש לו את רכב־השטח אותו חמד. מרטי וג'ניפר נפגשים בחנייה, כאשר דוק מגיח במכונת־הזמן היישר משנת 2015, מודאג מאירועים אשר יתרחשו לילדיהם של מרטי וג'ניפר בעתיד, ומבקש ממרטי לבוא איתו. השלושה נכנסים למכונת הזמן, שכעת מסוגלת לטוס באוויר, ויחד הם נוסעים לשנת 2015.