布朗博士（克里斯托弗•洛伊德 Christopher Lloyd 饰）总是有些稀奇古怪的发明。在一次试验他发明的时光机器时，他找来了忘年交高中生马丁（迈克尔•J•福克斯 Michael J. Fox 饰）。岂料实验过程中博士被歹徒杀害了，马丁慌乱中架着时光机逃跑，回到了30年前。
马丁遇到了30年前的父亲乔治（克利斯丁•格拉夫 Crispin Glover 饰）和母亲洛莲（莉•汤普森 Lea Thompson 饰）。马丁一边找寻30年前的布朗博士，好让自己回到未来；一边尽力撮合乔治和洛莲，以免自己在以后消失了。但乔治为人懦弱，马丁在撮合过程中弄巧成拙让洛莲爱上了自己。还有令人讨厌的贝夫从中作梗，令马丁恼怒不已。
马丁周旋在他的双亲之间，还要尽快找到博士，想办法回到未来……

影片讲述了已经20 岁的爱丽丝和母亲参加一个宴会，却发现自己将在众多傲慢自大的人面前被求婚。于是她跟随一只白色的兔子逃到一个洞里，进入仙境。13年前，爱丽丝曾来过此地，但她现在却一点也不记得了。在这里，爱丽丝与那些可爱的老朋友们重逢了：虚张声势的睡鼠，美丽的白皇后和她可憎的姐姐红桃皇后，还有双胞胎兄弟，毛毛虫，白兔，疯帽子等等。在奇妙的仙境历险中，爱丽丝了解到自己身负的重大使命，那就是带领地下世界的居民们结束红桃皇后的邪恶统治，恢复昔日仙境。