En Angleterre Caractacus Potts inventeur farfelu et veuf vit dans la misère avec ses deux enfants. Un jour cependant il achète une ancienne voiture de course et vit des aventures incroyables au dangereux pays de Vulgarie...

Sam Lowry, fonctionnaire modèle d'une mégapole étrange, à la fois d'hier, beaucoup d'aujourd'hui et tout à fait de demain, a des problèmes avec sa maman et avec l'Etat, tout puissant. Pour couronner le tout, des songes bizarres l'entraînent chaque nuit sur les ailes d'Icare, à la recherche d'une jeune femme blonde, évanescente, inaccessible. Chaque fois qu'il est sur le point de l'atteindre, leurs trajectoires se séparent et le songe s'interrompt cruellement.
Pourtant une nuit, la belle Jill Layton entre dans sa vie... Par le biais d'une erreur dans la machinerie fantastique qui préside à l'organisation de la vie quotidienne des citoyens de cette ville étrange, l'Ordinateur suprême a désigné le brave Buttle à la place de l'escroc Tuttle, activement recherché. Après le décès fâcheux du pauvre Buttle, Saw Lowry, jusque là employé rampant, est promu au Service des Recherches, très brigué... pour dédommager la veuve du défunt. La belle Jill habite au dessus de l'infortunée famille... En fait de recherches, Sam va passer son temps à retrouver la femme de ses rêves.
Sa maman, elle, a des soucis beaucoup plus terre-à-terre. Elle surveille fébrilement les résultats des multiples interventions de chirurgie plastique réalisées par une sorte de Grand-Maître d'une secte étrange dans cet univers incroyable. Et son cher garçon suit attentivement les évolutions du visage et du corps de sa mère, ainsi que celles, nettement plus catastrophiques, de sa tante, soumise aux mêmes supplices vécus avec délice, comme une règle de vie impérative là-bas : rester jeune.
Tout cela dans un univers de tuyaux, de pompes géantes, une sorte de ville-poumon gigantesque d'où Sam sortira finalement vainqueur de toutes les embûches pour retrouver sa belle. Mais à quel prix...

Marty est coincé en 1955 car Doc s'est retrouvé propulsé en plein Far West, où il s'est établi comme maréchal-ferrant, après que la foudre s'est abattue sur la DeLorean. Par une lettre, qu'il lui envoie à 70 ans d'intervalle, il lui indique de retrouver son double (le « Doc » de 1955) afin qu'il puisse l'aider à repartir en 1985, grâce à la DeLorean qu'il a cachée dans une ancienne mine d'or. Le jeune Marty retourne voir le Doc de 1955 alors que celui-ci vient d'envoyer Marty du premier épisode vers l'année 1985. Le professeur est frappé de stupeur et s'évanouit. Marty ramène Doc à son manoir. Le lendemain, Marty explique au Doc de 1955 toutes les péripéties de l'épisode II. Ils partent à la recherche de la voiture enfermée par les soins du Doc soixante-dix ans auparavant et qui est toujours intacte derrière une galerie frappée des initiales du Doc « E.L.B ». Dans le cimetière attenant à la mine, Marty tombe nez à nez avec la tombe du Doc, assassiné une semaine seulement après l'émission de la lettre, par Bufford Tannen, un ancêtre de Biff Tannen, surnommé le « molosse ». Marty décide, malgré les ordres du Doc, d'aller chercher son ami en 1885, cinq jours avant l'assassinat.

Un vieil homme, Krank, qui ne peut plus rêver, fait enlever des enfants perdus pour leur prendre leurs rêves. Quand Denrée est enlevé, son « grand frère », One, se met en tête de le retrouver avec l'aide de Miette.