1995年，反恐特别行动组特维斯中校（史蒂文·席格 Steven Seagal 饰）带队执行一次解救行动，不料却以失败告终……三个月后，军情局顾问戴维（库尔特·拉塞尔 Kurt Russell 饰）接到消息：恐怖组织头目阿布亚法被捕并将被引渡到美国。10天后，一架由雅典飞往华盛顿的747客机被阿布亚法的副手安塔尔劫持，后者要求美国政府释放阿布亚法。戴维受命解决危机，他指出恐怖分子的本意是利用毒气炸弹攻击美国本土，所以坚决不能使飞机入境。同时参会的特维斯提出了大胆的计划：他要率领反恐特别行动组通过空中对接的方式登上被劫持的747客机……
皮博迪（泰·布利尔 Ty Burrell 配音）是一条与众不同的小狗，它拥有绝伦无比的高智商，因此注定拥有迥异于同类的“狗生”。它持有哈佛学位，成功开发了新能源，圆满解决地缘政治，还创立了属于自己的公司。皮博迪偶然机缘下收养了和它有着类似经历的人类小孤儿舍曼（麦克斯·查尔斯 Max Charles 配音），它如同慈父一般悉心教育着他的儿子，并利用自己开发的时光机带舍曼回到未来每一个重要时刻，亲身经历书本上枯燥的历史事件。转眼舍曼到了上学的年龄，他丰富的历史知识得到老师表扬，却也引来高傲的小姑娘佩妮·彼得森
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
