维亚特（亨利·方达 Henry Fonda 饰）、巴杰（提姆·霍尔特 Tim Holt 饰）、摩根（沃德·邦德 Ward Bond 饰）和杰姆斯（Don Garner 饰）是情同手足的四兄弟，彼此之间感情十分要好。某日，杰姆斯惨遭谋杀，另外三人将怀疑的重点放到了克雷顿一家人身上。为了查清杰姆斯的死因，维亚特决定留在小镇上，成为了一名保安官，他同名为多可（维克多·迈彻 Victor Mature 饰）的医生不打不相识，最终成为了很好的朋友。维亚特爱上了名为克莱门（卡茜·当斯 Cathy Downs 饰）的美丽女子，然而克莱门却是多可的未婚妻。维亚特终于掌握了克雷顿一家人杀死杰姆斯的证据，他们决定通过决斗来解决问题，在决斗的过程中，多可不幸牺牲，而克雷顿一家人也受到了应有的惩罚。
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
