דלוריאן (מכונת זמן)
ציר זמן בדיוני

במהלך רוב הסרט הראשון, 1.21 גיגה ואט מסופקים על ידי כור גרעיני המופעל באמצעות פלוטוניום, או, בהיעדר פלוטוניום, על ידי מכת ברק, המתועלת אל תוך קבל השטף על ידי מוט ארוך וקרס, כפי שמתרחש באחד מרגעי השיא של הסרט. בסופו של הסרט הראשון, ובמהלכם של שאר סרטי הטרילוגיה, הכור הגרעיני הפועל על פלוטוניום מוחלף על ידי גנרטור ממותג, בשם "כור האנרגיה הביתי מר היתוך", שנרכש בעתיד (ייתכן שבשנת 2015). המכשיר "מר היתוך" כנראה ממיר פסולת ביתית לכוח חשמלי. לאחר תהליך "המרה לרחפת" שעוברת המכונית בעתיד (ייתכן שבשנת 2015), המכונית גם מסוגלת לרחף ולטוס (אך מאבדת את היכולת הזו בסוף של הסרט השני.
הדלוריאן חוזרת לשנת 1985, וממשיכה אל ה־21 באוקטובר 2015, על מנת לעצור את מרטי מק'פליי ג'וניור, בנם העתידי של מרטי מק'פליי וג'ניפר פרקר, מלהידרדר לחיי פשע. בהיותה שם, הדלוריאן נגנבת על ידי ביף טאנן הזקן, שחוזר בזמן אל 12 בנובמבר 1955, באותו היום שבו מתרחשת סצנת השיא של הסרט הראשון, וזאת על מנת למסור את אלמנך הספורט לעצמו הצעיר, למטרת הימורים. ביף הזקן שב לשנת 2015, ללא ידיעתם של מרטי ודוק, והשניים שבים לשנת 1985, אך מוצאים את עצמם בציר זמן חלופי, שבו היל ואלי נשלטת על ידי ביף. הדלוריאן חוזרת שוב אל 1955, על מנת לשחזר לקדמותו את ציר הזמן, אבל מיד לאחר השלמת המשימה, היא נפגעת על ידי ברק באותו סופת ברקים מפורסמת, אולם הפעם זה קורה כתוצאה של תאונה. על פי התסריטאים בוב גייל ורוברט זמקיס, הברק גרם לדלוריאן להסתחרר במהירות של 88 מייל לשעה, ומאוחר יותר דוק הסביר, במכתב שכתב למרטי, כי פגיעת הברק גרמה לעומס שהביא לקצר חשמלי במעגלי הזמן והרס את המעגלים שאיפשרו למכונית לעוף. הדלוריאן נעלמת בשנת 1955, וחזרה בזמן ל־1 בינואר 1885 (קודם לכן בסרט, דוק מזכיר כי מעגלי הזמן אינם פועלים כראוי; בכמה מקרים בסרט נראה צג תצוגת מעגלי הזמן המקולקלים, כשהוא מורה על שנת 1885 כיעד הבא למסע בזמן).
לאחר הגעתה לשנת 1885, הדלוריאן נקברת במכרה דלגאדו למשך כ־70 שנה, מאחר שחלקי חילוף מתאימים, על מנת שהדלוריאן תפעל שוב כשורה, אינם זמינים ולא יהיו זמינים - עד אשר יומצאו בשנת 1947 (ככל הנראה, הכוונה היא לטרנזיסטור, שהומצא באותה שנה). בשנת 1955, דוק בראון מוציא את הדלוריאן מהמכרה, מתקן אותה ומשיב אותה לקדמותה, למעט יכולות הטיסה, שאבדו. מלבד מעגלי טיסה הפגומים, הצמיגים של הדלוריאן התפוררו, ודוק נדרש להחליף אותם. מכת הברק שבסוף הסרט השני הרסה את מעגלי הזמן, כך שדוק בונה תחליף אנלוגי המבוסס על שפופרת ריק, שהוא מציב על מכסה המנוע הקדמי של המכונית.
במכתב שדוק כתב למרטי בשנת 1885, הוא מציין שחייו החדשים, במערב הפרוע, הם חיים מאושרים, והוא מבקש ממרטי שלא ינסה לבוא בעקבותיו ולהחזירו, אלא לחזור ישירות לשנת 1985 ולהרוס את הדלוריאן, מאחר שהוא מאמין שמכונת הזמן לא הביאה דבר פרט לאסון. עם זאת, בשנת 1955 מרטי ודוק מגלים כי טרגדיה צפויה לפקוד את דוק בשנת 1885 - הוא נרצח על ידי הסבא של ביף, ביופורד "כלב שוטה" טאנן, ב־7 בספטמבר 1885; לכן, דוק של שנת 1955 מסכים לשלוח את מרטי חזרה, אל המערב הפרוע, על מנת להציל את עצמו הזקן.
כאשר מרטי מגיע אל 1885, התקפה של אינדיאנים גורמת לקרע בצינור הדלק של הדלוריאן. ניסיון ראשוני להחליף את הדלק באלכוהול גורם לנזק במערכות אספקת הדלק וההצתה של הרכב. לפיכך, המסע בזמן האחרון שמבצעת הדלוריאן, מה־7 בספטמבר 1885 אל ה־27 באוקטובר 1985, מתבצע כאשר הרכב מופעל, באופן חלקי, על ידי קטר קיטור, שעובר שיפור של דוק, המאפשר לדוד לספק תוספת כוח הדרושה, על מנת לדחוף את המכונית למהירות של 88 קמ"ש תוך שימוש במר היתוך ליצירת 1.21 הג'יגה־ואט הנדרשים להפעלת קבל השטף ולשבור את מחסום הזמן. דוק מחליף את גלגלי הרכב שיוצרו בשנת 1955 עם גלגלי רכבת יצוקים מברזל שמתאימים למסילות הרכבת. הוא משתמש בצמיגים הישנים לצורך ריכוך המגע בין הדלוריאן לבין הקטר; אל דוד הקיטור הוא מתקין מד טמפרטורה, המאפשר ליושב במושב הנהג של הדלוריאן להבחין מתי המכונית צפויה לחוות התפרצות פתאומית של האצה.
מיד לאחר שהדלוריאן מסיימת את מסעה האחרון בזמן, משנת 1885 לשנת 1985, היא נהרסת באופן מיידי על ידי רכבת משא הנוסעת על אותה המסילה, אך בכיוון ההפוך. מרטי מצליח לחלץ את עצמו מתוך המכונית שניות ספורות לפני פגיעת הרכבת. זמן קצר לאחר מכן, דוק בראון מופיע באותו המקום שבו הדלוריאן נהרסה, כשהוא רוכב על קטר קיטור שהוסב לשמש כמכונת זמן.