Tras la conclusión de Back to the Future Part III, "Doc" Emett Brown se ha asentado en Hill Valley en 1991 con su esposa Clara y sus hijos Julio y Verne junto al perro Einstein.

Marty McFly y su novia Jennifer Parker hacen apariciones ocasionales aunque la serie se concentra principalmente en las aventuras de la familia Brown mientras que en las películas la trama giraba en torno a la familia McFly.

Mary Steenburgen (Clara) y Thomas F. Wilson (Biff) son los únicos actores procedente de las películas quienes ponen las voces a sus respectivos personajes, Christopher Lloyd (Doc) interpreta al personaje en vida real en el opening y en el ending de cada episodio de la serie.

Además, Bill Nye hace experimentos científicos durante el final de la secuencia en imagen real.

La intro comienza con Doc sorprendido por la hora que es en su reloj, acto seguido se pone en marcha con el DeLorean.