Подросток Марти оказывается в пятидесятых годах благодаря изобретению своего друга, учёного Дока Брауна — машине времени. В этом прошлом он знакомится со своими собственными родителями, которые в эту эпоху сами ещё учатся в школе. Там же он встречает и молодую версию профессора Брауна, своего будущего друга и изобретателя.