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2054년 워싱턴, 범죄를 예측하는 치안 시스템 프리크라임은 시민들의 안전을 지켜주는 든든한 존재. 프리크라임은 범죄가 일어날 시간과 장소, 범행을 저지를 사람까지 예측해내고, 이를 바탕으로 특수경찰이 미래의 범죄자들을 체포한다. 프리크라임 팀장인 존 앤더튼(톰 크루즈)은 천부적인 감각으로 미래의 범죄자를 추적해내는 능력을 인정받고 있다. 하지만 프리크라임 시스템은 믿을 수 없는 살인을 예견한다. 그것은 바로 앤더튼 자신이 누군가를 살해하는 범행 장면. 프리크라임의 모든 시스템이 앤더튼을 추격하는 가운데 앤더튼은 음모를 파헤치고 미래를 바꾸기 위해 직접 미래의 피살자를 찾아나선다.
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1955년에 남겨진 마티는 박사의 흔적을 찾는다. 브라운 박사가 1855년으로 갔음을 알게 되고, 폐광 속에 숨겨져 있던 드로리안을 찾아낸다. 1855년의 서부에 도착한 마티는 드로리안의 고장으로 곤경에 빠지지만, 맥플라이 가문의 선조인 세이머스와 매기 부부의 도움을 받고 박사도 만난다. 고장 난 드로리안으로 시간 여행을 하기위해서는 그에 달하는 속도가 유지되어야 하고, 박사와 마티는 그 속도를 얻기 위해 기관차를 이용할 위험한 계획을 세운다. 하지만 박사는 여교사인 클라라와 사랑에 빠져서 그 시대에 남고 싶어한다.
