ヒルバレーに住む、ロックスターに憧れる高校生。両親、兄、姉と暮らし、さえない日々にうんざりしている。
ある日、友人の"ドク"ことエメット・ブラウン博士に呼び出され、タイムトラベル実験の手伝いをすることに。
その最中にアクシデントが起こり、偶然1955年にタイムトラベル。その先で若き日の両親に出会う。

エメット・ブラウン博士、通称 "ドク"。変わり者の科学者で、マーティの友人。
デロリアンを改造し、タイムマシンを発明する。
マーティに手伝ってもらいタイムトラベル実験を行っていたところ、命の危機にさらされる。
1955年にタイムトラベルしてきたマーティに助けを求められ、彼を未来に帰すために協力する。

マーティの母。男女交際にも否定的な堅物。
1955年、高校生の彼女は奔放な性格で、偶然出会ったマーティに一目ぼれしてしまう。

マーティの父。うだつの上がらない気弱な性格。
1955年、高校生の時にタイムトラベルしてきたマーティと偶然出会う。
ロレインに好意を持っているが、気弱な性格ゆえに彼女を覗き見することしかできない。

ジョージやロレインと同級生の不良。乱暴で自分勝手な性格。
ロレインに気があり、自分のものにしようとするが、彼女には迷惑がられている。
ジョージのことをいつもいじめている。