富顿教授（加里·格兰特 Cary Grant 饰）是一位科学家，正在研究一种能够让人返老还童的神奇药物。某一天，富顿用来试验药物的黑猩猩从笼子里逃了出来，在实验室里“大闹天宫”，没想到竟然在误打误撞之下将富顿一直想要研制但始终没有成功的神药给捣鼓了出来。 对此一无所知的富顿在偶然间喝下了这种药物，很快，药效便发挥了作用，富顿一反常态，言行举止俨然一幅二十岁小伙子的模样。秘书路易斯（玛丽莲·梦露 Marilyn Monroe 饰）前来拜访富顿教授，没想到却被他邀请去游泳、溜冰。之后，富顿的妻子爱德华（金格尔·罗杰斯 Ginger Rogers 饰）亦误食了药物，一连串让人忍俊不禁的趣事就此展开。
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
