毕业旅行被父母否决，大学生布伦南（杰西.艾森伯格 Jesse Eisenberg 饰）感到非常沮丧，好友给了他一带大麻以示安慰。布伦南决定利用假期打工赚点零花，因为夏天之后他将要奔赴纽约求学。四处碰壁之后，布伦南终于在一家名为冒险乐园的游乐场，找到了赠品游戏服务生的工作。起初他对此毫无兴趣，但是持刀抢劫大熊猫事件发生后，他却发现了游戏之外的意义——女孩艾（克里斯汀.斯蒂沃特 Kristen Stewart 饰），后者独特的忧郁气质深深吸引了这个处男。某次酒醉后，艾对布伦南坦白了自己的身世：原来她的生母因绝症离世，父亲续弦的继母令她非常反感。布伦南耐心安慰着她，两人的恋情逐渐升温。就在此时，布伦南却在无意中发现了艾的秘密，这让他的爱情几乎陷入了绝境……
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
