一个普通、忙乱的圣诞夜，乔纳森（约翰.库萨克 John Cusack 饰）和萨拉（凯特.贝金赛尔 Kate Beckinsale 饰）相遇了。认识的短短几个小时，他们就不可救药地爱上了对方。虽然，他们各自都有自己的生活圈子，自己伴侣。当他们幸福地在曼哈顿的街头漫步了一整个晚上后，黎明来临，他们不得不面对现实。萨拉拒绝了乔纳森互留号码的请求，并决定一切由老天决定。 几年时光转瞬即逝，他们再也没有重遇。此时，乔纳森已准备踏入婚姻殿堂，而萨拉也收到了男友的求婚戒指。只是，一本书、一张电影海报，都能让他们不由自主的想起几年前的那个圣诞夜。乔纳森在婚礼前夕开始的依靠几年前留下来的线索找寻萨拉。
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
