1955年11月12日に取り残されたマーティ・マクフライ（マイケル・Ｊ・フオックス）は、1885年からのドクの手紙を片手に、この時代のドク（クリストファー・ロイド）を訪ね、1885年にドクが鉱山の廃鉱に隠したデロリアンを壊すためそこに向かうが、デロリアンを探し出した彼が見たものは、1885年に殺されたドクの墓だった。犯人は、ビフ・タネンの曽々祖父ビュフォード・タンネン（トーマス・Ｆ・ウィルソン）。マーティはドクの危機を助けるべく、1885年の開拓時代へと向かう。マーティは、アイルランドから移住してきたばかりの先祖、マクフライ夫妻（マイケル・Ｊ・フォックス）（リー・トンプソン）の世話になるが、酒場でマーティはタンネン一味にからまれ、縛り首にされかかる。そんな危機一髪の彼を助けたのは、ドクであった。ドクはマーティから生命の危機を聞き、一刻も早く1985年に戻ろうとするが、あいにくデロリアンのガソリン・タンクは空っぽだった。そんなさ中、ドクは当地の新任女教師クララ・クレイトン（メアリー・スティーンバージェン）の命を助け、彼女と恋におちてしまう。そして9月5日のお祭りの日、ドクはクララをめぐって、タンネンと衝突してしまう。一方のマーティは、タンネンにののしられ、彼と決闘をすることになるのだった。翌日はふたりが未来へと戻る日、クララに別れを告げたドクは傷心のあまり酒場で一夜をすごす。夜が明け、そこにタンネンが姿を現わす。ドクを人質にとられたマーティは、タンネンとの決闘を余儀なくされるが、銃ではなく、拳と頭とで彼を倒すのだった。そしていよいよ出発の日、機関車にデロリアンを後押しさせ、その反動で崖からデロリアンを突き落とし、タイム・トリップしようとする。そんなふたりの前にクララが姿を現わした。失恋のショックで町を去ろうとした彼女が偶然ドクの真実の愛を聞きつけ、引き返してきたのだ。そして間一髪のところで、マーティは1985年に、ドクとクララは共にこの時代に残るのだった。やがて1985年に戻り、ジェニファー（エリザベス・シュー）の無事を確認したマーティの前に、機関車をタイムマシーンにしたドクとクララの一家が姿を現わすのだった。（ユニヴァーサル映画＝ＵＩＰ配給＊1時間59分）