工程师詹宁斯（本·阿弗莱克 Ben Affleck饰）是个高科技天才。他屡屡受聘于各种项目研究，获得丰厚酬劳，但为了高度保密，条件是完工后他必须被删掉大脑中的短期记忆。此次詹宁斯的任务报酬达到了天价，而他必须花费长达几年的时间投身于这个新产品研发。 当产品完工后，令人意外的事情发生了。詹宁斯竟然没有得到承诺的报酬，取而代之的是一个信封，里面装着一封他自愿放弃酬劳的声明。 詹宁斯大为惊讶，当他要查个水落石出时，却发觉麻烦惹得越来越大了。联邦调查局和公司的老板都对他穷追不舍，要把他置于死地。这一系列神秘的事件，更让詹宁斯相信，背后肯定有着不为人知的真相。果然，一场周密的阴谋随着他的追查渐渐浮出水面。
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
