Back to the Future uit 1985 is vrijwel zeker de bekendste tijdreisfilm en kreeg twee vervolgen die gelijktijdig werden opgenomen en in 1989 en 1990 werden uitgebracht. De komische sciencefiction-filmtrilogie werd bedacht door Bob Gale en regisseur Robert Zemeckis en wordt vaak geroemd vanwege de begrijpelijke manier waarop de complexiteit van tijdreizen wordt uitgebeeld. Back to the Future won de Hugo Award voor de Beste Film, 3 Saturn Awards waaronder die voor Beste Sciencefictionfilm en kreeg 5 Oscar-nominaties, 5 BAFTA-nominaties, 4 Golden Globe-nominaties en 18 andere filmprijzen en nominaties. In de film zit een grapje over de toenmalige president Ronald Reagan. Deze kon dat wel waarderen want in zijn State of the Union van 1986 zei hij "As they said in the film Back to the Future: where we're going, we don't need roads."

De tijdreismachine in de films is een DeLorean DMC-12, een roestvrijstalen sportwagen met vleugeldeuren die in 1981-1982 in Noord-Ierland werd gefabriceerd en die vanwege het tijdloze uiterlijk en de blijvende populariteit in 2008 opnieuw in productie is genomen. Dit was de eerste keer dat een DeLorean in een film te zien was. Overigens maakten ook enkele bekende acteurs hun filmdebuut in de Back to the Future-films: in het eerste deel Billy Zane, in deel twee Elijah Wood. De drie Back to the Future-films spelen zich af in het heden (1985), het verleden (1955 en 1885) en de toekomst (2015).

In de films zitten diverse verwijzingen naar andere films met een tijd-thema. Een Harold Lloyd-klok in de beginscene en Doc Brown die aan de wijzer van de klok aan het gemeentehuis hangt verwijzen allebei naar Safety Last! (1923). De beginscene met de vele klokken, de rijen rode, groene en gele lampjes in de DeLorean en de melodie van het carillon van de gemeentehuisklok komen uit The Time Machine (1960). De datum die Marty in de tijdmachine invoert is 5 november, dezelfde datum die H.G. Wells invoert in Time After Time (1979).

Daarnaast wordt naar vele andere sciencefictionfilms verwezen. De CRM-114 versterker die Marty met zijn gitaarspel opblaast verwijst naar de decoder met dezelfde typenaam in de B-52 uit Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb (1964). De films die in de bioscoop in 1955 draaien heten Watch the Skies en A Boy's Life, de werktitels van Close Encounters of the Third Kind (1977) en E.T.: The Extra-Terrestrial (1982) van Steven Spielberg, de producent van de Back to the Future-films. Marty maakt zijn vader George in 1955 bang door zich als alien te verkleden en te zeggen: "I'm Darth Vader from the planet Vulcan", een verwijzing naar zowel Star Wars als Star Trek. In het Hill Valley van 2015 zijn een robot uit Batteries not included (1987) en voertuigen uit Blade Runner (1982) en The Last Starfighter (1984) te zien. De vliegende tijdreis-locomotief lijkt qua vormgeving op de Nautilus uit 20,000 Leagues Under the Sea (1954).

Andere films waar naar verwezen wordt zijn de westerns Cattle Queen of Montana (1954), For a Fistful of Dollars (1964) en Once upon a Time in the West (1968). De tekst "I'm walkin' here! I'm walkin' here!" komt uit Midnight Cowboy (1969) en "It's cold. Damn cold." uit Willy Wonka & the Chocolate Factory (1971). De 3D-reclame voor Jaws 19 verwijst naar Jaws (1975), een videoband in de antiekwinkel naar Animal House (1978) en een Roger Rabbit-pop in dezelfde winkel naar Who Framed Roger Rabbit (1988).