Lors de son premier voyage en 1985, Marty a commis quelques erreurs. L'avenir qu'il s'était tracé n'est pas si rose, et son rejeton est tombé sous la coupe du voyou Griff Tannen, qui veut régner sur la ville. En compagnie de son ami Emmett "Doc" Brown et de sa fiancée Jennifer, Marty va devoir entreprendre un voyage vers le futur, pour tenter de donner un peu plus de moralité à son héritier. Un voyage aux conséquences dramatiques...
Le facétieux professeur Wayne Szalinski a encore transforme sa maison en un vaste laboratoire et sa famille en cobayes. Sa dernière trouvaille: un rayon laser capable de rétrécir les objets. Ses enfants, Amy et Nick ainsi que leurs copains Ron et Russ en font malencontreusement l’expérience.