Một trục trặc xảy ra với cỗ máy thời gian, đưa tiến sĩ Emmett trở về năm 1885. Marty buộc phải quay trở lại năm đó để đưa người bạn già trở về. Nhờ chuyến đi đó mà cậu gặp được tổ tiên của dòng họ McFly.
Sau khi lấy lại cuốn niên giám thể thao từ tay Biff vào năm 1955, qua đó đưa mọi thứ ở năm 1985 trở lại bình thường, Marty (Michael J. Fox) và tiến sĩ Emmett Brown (Christopher Lloyd) sửa lại cỗ máy thời gian và trở về hiện tại. Nhưng rồi một sự cố xảy ra, đẩy vị tiến sĩ về năm 1885 và làm hỏng cỗ máy thời gian. Ông buộc phải làm nghề rèn để kiếm sống và tìm cách sửa chữa cỗ máy. Sau khi gửi một lá thư về tương lai để báo cho Marty biết tình hình, Emmett bị một tên cướp tên là Tannen bắn chết.
Chẳng còn cách nào khác, Marty buộc phải cầu cứu sự giúp đỡ của tiến sĩ Emmett ở năm 1955 để có thể ngược thời gian về năm 1885 nhằm ngăn chặn cái chết của ông. Sau khi khởi hành và trải qua hàng loạt biến cố, cậu thấy mình nằm trong trang trại của dòng họ McFly, nơi cậu gặp cụ cố của mình. Rời trang trại, cậu gặp Tannen (Thomas F. Wilson), tên cướp khét tiếng có biệt danh "chó điên", trong quán rượu gần đó. Mặc dù hồn vía lên mây vì bị hắn bắn dọa, nhưng Marty lại biết được rằng "chó điên" sẽ bắn thợ rèn Emmett Brown vào thứ hai tuần sau chỉ vì ông không chịu sửa móng ngựa cho hắn.
Marty tìm tới lò rèn của Emmett Brown. Hai bác cháu lập kế hoạch trở về hiện tại bằng tàu chạy hơi nước, bởi đó là phương tiện duy nhất có thể giúp cỗ máy thời gian đạt tốc độ cao. Trong lúc khảo sát đường ray, họ cứu được một cô gái khi cô sắp rơi xuống vực sâu vì không kiểm soát được xe ngựa. Đó là Clara Clayton (Mary Steenburgen), cô giáo của thị trấn. Tiến sĩ già và cô giáo trẻ nhanh chóng phải lòng nhau.
Rắc rồi bắt đầu nảy sinh từ đó. Để ngăn cản Tannen nã đạn vào "thợ rèn" Emmett khi ông đang khiêu vũ cùng Clara trong lễ hội ở thị trấn, Marty buộc phải lăng một chiếc đĩa vào tay tên cướp, khiến hắn bắn trượt. "Chó điên" thề sẽ giết kẻ phá đám vào thứ hai tuần sau. Marty không quan tâm lắm đến lời đe dọa, bởi cậu và Emmett đã lên kế hoạch trở về tương lai từ trước đó.
Cảm thấy áy náy khi chia tay mà không từ biệt Clara Clayton, tiến sĩ đến nhà cô giáo để nói lời chia tay vào tối chủ nhật để rồi chỉ nhận được sự nghi ngờ và những lời trách móc của cô. Chán chường, ông vào quán rượu, không thèm nghĩ tới việc cậu bạn nhỏ Marty đang chờ ông gần đường ray để trở về tương lai. Khi Marty tìm thấy Emmett ở quán rượu cũng là lúc tên cướp Tannen xuất hiện. Hắn lớn tiếng gọi cậu bước ra ngoài quán để đấu súng. Tình thế trở nên xấu hơn bao giờ hết. Hai bác cháu sẽ làm thế nào để thoát khỏi cuộc đấu không cân sức?
Trong cảnh tên tướng cướp Tannen bắn dọa Marty, tài tử Michael J. Fox đã trượt chân ngã và ngất. Nơi quay phim là thị trấn Jamestown, California. Năm 1996, thị trấn này đã phải hứng chịu một trận hỏa hoạn lớn do sét đánh.
Khi trở về năm 1885, Marty dùng một cái tên giả là Clint Eastwood. Trước khi quay phần 3, đoàn làm phim đã hỏi ý kiến nam diễn viên kỳ cựu kiêm đạo diễn tài ba Clint Eastwood về việc sử dụng tên ông trong phim. Clint đã vui vẻ chấp thuận.
Theo kịch bản đầu tiên thì tên cướp Tannen bị bắt vì giết cảnh sát trưởng của thị trấn. Tuy nhiên, do không muốn có cảnh chết chóc trong phim nên kịch bản được sửa lại, theo đó chính cảnh sát trưởng bắt Tannen vì tội cướp xe ngựa.
Đoàn làm phim đã liên lạc với cựu tổng thống Ronald Reagan, người vừa rời chính trường không lâu, để mời ông vào vai người đứng đầu thị trấn. Tuy nhiên, vị tổng thống thứ 40 của Mỹ từ chối đề nghị này. Trước khi trở thành người đứng đầu nước Mỹ, Reagan từng là một diễn viên.
Phần hai và ba của Back To The Future được quay đồng thời trong 11 tháng. Sau khi quay xong phần hai, đoàn làm phim chỉ nghỉ đúng 3 tuần rồi quay tiếp những cảnh còn lại của phần ba.
Trailer