芝加哥发生了一桩震惊全城的恐怖血案。当地一间教堂的主教罗森惨遭杀害，身上被刻上神秘数字，警方逮捕了当时在场身染血迹的犯罪嫌疑人阿伦（ Edward Norton 饰）。马丁（理查•基尔 Richard Gere 饰）作为阿伦的辩护律师，和他的前女友检控官珍妮特较上了劲。马丁并不在乎事实，他为阿伦辩护的唯一目的就是要赢得官司，让自己一战成名。而珍妮特作为正义的代表当然寸步不让。珍妮特（劳拉•琳妮 Laura Linney 饰）调查得知罗森主教生前曾对阿伦等人进行性侵犯，而阿伦关于自己患有“时间失忆”症的辩解亦显得荒唐，关于他提到的凶案证人一直都未找到。珍妮特认为杀人动机等一切证据俱全。马丁借口阿伦患精神病使其成功脱罪，然而，一切皆出人意料。
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
