海军陆战队员杰克·帕特里克·赖恩（克里斯·派恩 Chris Pine 饰）是一个拥有强烈爱国情怀的热血男儿，在阿富汗执行任务期间，他所乘坐的直升机遭到敌人的炮火攻击，杰克也身受重伤，几乎殒命。康复期间，他与善良美丽的医学院学生凯茜·穆勒（凯拉·奈特莉 Keira Knightley 饰）相知相恋，与此同时他还被CIA官员托马斯·哈柏（凯文·科斯特纳 Kevin Costner 饰），伤愈后潜入华尔街，以分析师的身份监控每一个可能危害到国家安全地资金源。身份和任务极度机密的杰克对女友也要三缄其口，为此不得不承受各种莫名的质疑和猜测。某天，杰克发现俄罗斯可能正利用金融向美国发动潜在的恐怖袭击。为了查明真相， 他只身前往俄罗斯，谁曾想却置身于最危险的境地。
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
