デロリアンで追ってきたドクはマーティを置いて救出に向かうが、マーティも未来の自分を見たくてつい向かう。するとそこに、タクシーでビフが現れ、デロリアンに乗り込んだ。
中年マーティは高校時代のクラスメート・ニードルスに挑発され、ついカードを不正使用し、それをモニターしていた社長のフジツー・イトー氏からクビを宣告される。
ドクから出方を教わったジェニファーは玄関へ向かうも、未来のジェニファーと鉢合わせて気絶。ドクは彼女を回収する。
ドクはマーティに混乱を起こしてしまった事を反省し、西部開拓時代に行けない事を悔しがるも、８５年に戻ったらデロリアンを分解する事を決め、研究テーマを女性に変更すると漏らす。
その頃、ビフがタイムスリップから戻り、その衝撃にフラフラと外に出るが、杖の取っ手を折り落とした。
８５年に戻り、気絶したジェニファーを彼女の家の前のソファに寝かせ、窓に付いた鉄格子を不思議がる。
帰宅したマーティがベッドに潜り込もうとすると、知らない女の子が寝ており、別の家族が住んでいる事に驚き、外へ飛び出す。
街は荒廃し、学校は６年前に燃やされ、巨大なビフのビルが建っていた。
ビルの入り口で流れるビデオには、西部の荒くれ者マッド・ドッグ・タネンの末裔、ビフは２１歳で馬券を当て続け、大金持ちになり、マーティの母ロレインと結婚していた。ショックを受けるマーティはビフの部下に捕まり、気絶する。
目覚めたマーティは別人のようなロレインに会い、驚いていると、そこにビフが現れ、２人に暴力をふるう。ロレインとマーティら３人の子供はビフに養われ、３人の子供の父ジョージは１２年前に死んでいた。
墓地で確認するマーティにドクが殺人だったと告げる。
廃墟となったドクの研究所で、時空の流れが変わり、写真に映った年鑑や杖で犯人がビフと分かるが、未来へ行っても別の未来となり、ドクは捕まって精神病院送りとされるため、年鑑を渡されたのが過去のいつだったのか正確な時間を聞き出すために、ビフのビルへと戻る。
ビフは１９５５年１１月１２日の雷の日だったと答えるが、同時に老ビフからマーティが来ることも忠告されており、銃を取り出す。
マーティはマッチをくすねて屋上へと逃亡。
しかしビフに追い詰められ、ビフはジョージを殺した事を告白。マーティは屋上から飛び降り、ビフが覗くと、デロリアンで浮上。ビフはガルウィングで気絶させられる。
そして元に戻ればすべて大丈夫だと、２人はそのまま５５年へ。
また看板の裏にデロリアンを隠した２人は、老ビフとデロリアンを未来に戻す必要があるため泳がせ、年鑑を渡されてから回収する事にし、ドクは５５年の自分はマーティを戻すために一生懸命動き回っていると考え、デロリアンの修理に残り、変装用の服代をトランクの各時代の紙幣から捻出し、目立たないようにと注意して、トランシーバーを持たせて送り出す。
全身黒ずくめのブルースブラザーズのような格好で決めたマーティは、連絡を取りつつ、家から出て、修理工場から車を取りに行くビフを尾行し、ビフの車へ潜り込む。
街でロレインをからかい、抵抗されたビフは車の運転席に座っていた老ビフに促され、助手席に座り、帰宅。ガレージでラジオを聞きながら試合の結果で証明し、年鑑を肌身離さず持つよう伝え、消える。
マーティはガレージに閉じ込められ、ドクに助けを求める。
夕方、ビフはパーティへ行くため車で出発。マーティはまた車の後ろに紛れこみ、自転車で助けに来たドクと入れ違いに。
ドクは街へと出るが、時計台の前で準備中の自分とニアミスし、工具を渡して、会話して逃げる。
一方、会場で一人になったビフを背後からつけ狙うマーティだが、本は先生に没収されてしまう。マーティは先生を追って先生の部屋へ。
机の下に隠れて、手を伸ばし、挟まれても声を出すのを我慢して、ようやく年鑑を手に入れたマーティ。だがカバーの中身はエロ本。ドクに失敗を伝える連絡を入れる背後で、両親の出逢いが始まっていた。
それを見届けたマーティは、ビフに近寄り、気絶させ、年鑑を奪うが、ビフの手下達に追われて逃げる。
ドクはデロリアンで向かおうと浮上し、看板にぶつかり、タイマーが１００年前にずれる。
マーティが会場に逃げ隠れた為、舞台で演奏する昨日のマーティが手下達に狙われてしまう。手下達は演奏終了を舞台袖で待つが、マーティは錘を落とし、倒す。
外に出たマーティは、復活したビフから勝負を持ちかけられ、断る。だが、チキンと言われ引き返し、飛び出してきた昨日のマーティの開けたドアにぶつかり、気絶。年鑑を奪ったことがバレ、回収され、腹を蹴られ、車で逃げられる。
ドクと合流し、追いついたマーティはホバーボードで背後から近付くも、気付かれ、殺されかけるが、トンネルへ。殴られるものの、アクロバティックにボンネットから回収に成功。
逃げようとするも、そこはトンネルの反対側。入り口を塞がれるが、マーティは間一髪。デロリアンから垂らされた看板に掛っていた旗ひもを手繰って上昇。ビフはトラックへ追突し、また肥やしまみれになった。
宅地開発地に戻ったマーティは年鑑をマッチを使って燃やすと、マッチからビフの名は消え、新聞もジョージは名誉市民に、ドクも表彰された。
喜びも束の間、ドクとデロリアンは雷に打たれて消えてしまった。
呆然とするマーティの元に、車が止まり、中から男が現れる。男は電報局の者で、手紙を７０年預かり、この場所に配達して届けるという賭けに負けた事を悔しがりながら、マーティに手紙を渡す。
手紙はドクからで、なんと１００年前の西部開拓時代にいた。
マーティは喜び、昨日のマーティを未来へと送り返した直後のドクに駆け寄り、彼を気絶させた。
