En 1985, Marty McFly a retrouvé sa famille et sa petite amie après un voyage mouvementé dans le passé. Surgit alors Doc Brown, au volant de sa machine à explorer le temps. Il lui enjoint de le suivre dans le futur, en l'an 2015, pour secourir son fils tombé sous la coupe du sinistre Biff...
La Coccinelle ne remporte plus aucune course. Abandonnée par son nouveau propriétaire, Simon Moore III, elle est sauvée par Hank Cooper, un pilote malchanceux devenu mécanicien. Pour aider ce dernier à retrouver la plus haute marche du podium et l'amour d'Alex, son ancienne fiancée, Choupette...
Une jeune fille décide de s'enfuir de chez elle, à cause de sa famille qui passe son temps à se disputer. Cette disparition va les forcer à passer des moments ensemble.