Dans la France occupée, Shosanna Dreyfus, une jeune Juive française, assiste à l’exécution de sa famille par le colonel SS Hans Landa. Mais elle parvient à s’échapper et s’enfuit à Paris où elle se construit une nouvelle identité, devenant propriétaire d’un cinéma de quartier.
Marty McFly se retrouve coincé en 1955 à la fin du deuxième épisode de la saga puisque son ami, le docteur Emmett « Doc » Brown a disparu involontairement, volatilisé par un éclair qui s'est abattu sur la DeLorean (une voiture équipée d'une machine à voyager dans le temps) qui devait les ramener ensemble en 1985, juste après avoir terminé leurs aventures lors du deuxième épisode de la série.
En 1865, la guerre entre les Sudistes et les Nordistes se termine. Aujourd'hui le président des États-Unis, Ulysses S. Grant, semble être menacé par un ancien soldat, le général McGrath, surnommé « le boucher » depuis une attaque sanglante dans le camp de New Liberty. Celui-ci est la proie de deux agents spéciaux du gouvernement : James West, un cow-boy au passé troublé étant le premier soldat afro-américain haut gradé semblant nourrir une immense haine envers McGrath et les Sudistes, puis Artemus Gordon, un Marshall américain inventeur, qui a été engagé pour arrêter le boucher, car celui-ci se doute que McGrath n'est pas le seul responsable des divers crimes qui lui sont reprochés.
En 1462, la Transylvanie vit une période de calme relatif sous le règne du prince Vlad III de Valachie et de son épouse bien-aimée Mirena. Ensemble, ils ont négocié la paix et la protection de leur peuple avec le puissant Empire ottoman dont la domination ne cesse de s’étendre en Europe de l’Est. Mais quand le sultan Mehmet II demande que mille jeunes hommes de Valachie, dont le propre fils de Vlad, Ingeras, soient arrachés à leur famille pour venir grossir les rangs de l’armée turque, le prince doit faire un choix : abandonner son fils au sultan, comme son père l’a fait avant lui, ou faire appel à une créature obscure pour combattre les Turcs et par là même risquer d'assujettir son âme à la servitude éternelle.
Un vaisseau extraterrestre se stabilise un jour au dessus de Johannesbourg, en Afrique du Sud. Pourtant, rien ne se passe, aucune communication ne s'effectue. Les autorités sud-africaines décident alors de forcer l'entrée du vaisseau. Ils découvrent une population d'un million d'extraterrestres désorganisés et affamés.
L'action se déroule en 1985 dans une Amérique alternative, dans laquelle des héros costumés ont modifié l'histoire. Une première équipe de super-héros, les Minutemen, s'est constituée à la fin des années 1930 et une deuxième équipe, les Watchmen, s'est formée quelques décennies plus tard. Les États-Unis ont gagné la guerre du Viêt Nam grâce au docteur Manhattan et Richard Nixon en est à son cinquième mandat présidentiel, mais les héros costumés ont été déclarés illégaux par le Congrès. Ils ont tous pris leur retraite sauf deux : le brutal et cynique Comédien, qui travaille à présent pour le gouvernement, et le paranoïaque et incontrôlable Rorschach qui est recherché par la police. Le monde se dirige quant à lui vers une guerre nucléaire entre les États-Unis et l'Union soviétique.
Le jour de mardi gras à La Nouvelle-Orléans, le ferry Sen. Alvin T. Stumpf, transportant plusieurs centaines de marins de l'US Navy et leurs familles des docks d'Algiers à une fête explose et coule, tuant les 543 personnes à bord. L'agent Doug Carlin (Denzel Washington) de l'ATF est envoyé pour enquêter sur l'explosion…
1899. À la tête d'un groupe de terroristes, un inconnu se faisant appeler Le Fantôme menace l'ordre international en dressant les nations européennes les unes contre les autres. Devant la menace imminente d'un conflit majeur (Première Guerre mondiale), l'Angleterre décide de former la Ligue des Gentlemen Extraordinaires. Cette dernière est composée de l'aventurier Allan Quatermain, de Tom Sawyer, membre des services secrets américains, de la chimiste Mina Harker, de Rodney Skinner (L'Homme invisible), de l'immortel Dorian Gray, du docteur Henry Jekyll ainsi que du capitaine Nemo. Ces sept personnages hors du commun embarqueront à bord du Nautilus à destination de Venise, où ils devront contrecarrer les sombres projets du Fantôme.
L'histoire se déroule dans le Japon médiéval (ère Muromachi). Ashitaka, le prince de la tribu des Emishis, un peuple reclus au nord de Honshū, est frappé d'une malédiction après avoir tué Nago, un dieu sanglier devenu un démon : son bras est animé d'une force surnaturelle mais est rongé par l'entité démoniaque. La chamane du village le dit condamné à mourir et lui conseille de quitter le village afin d'aller chercher à l'ouest la cause de la colère de la nature et l'espoir de trouver la raison de sa malédiction.
Jack Malik est un jeune musicien, guitariste, auteur-compositeur interprète de Lowestoft dans le Suffolk, où il travaille dans les entrepôts d'un supermarché, qui reste dans le plus parfait anonymat et songe à abandonner une carrière musicale qui ne décolle pas. Sa « manager » et amie d'enfance Ellie Appleton, l'encourage autant qu'elle peut à ne pas laisser tomber ses rêves.
Saint-Pétersbourg, 1916. La veille de la révolution qui va le briser, le tsar Nicolas II commémore le tricentenaire dynastique dans le faste. Sa mère, l’impératrice douairière Marie, se rend au palais pour joindre la fête. Elle appelle sa petite-fille cadette, la grande-duchesse Anastasia, et lui fait don d’une boîte à musique qui joue sa berceuse préférée. Pour consoler la fillette, qui l’a priée de ne pas retourner en France, la souveraine l'accompagne d'un collier qui dit Ensemble à Paris.
New York, 1899. Alexander Hartdegen, brillant professeur à l'université Columbia est obsédé avec le voyage à travers le temps. Il croit que c'est théoriquement possible et, dans ses classes à l'université, il entre parfois en conflit avec d'autres professeurs par sa pensée libre. Il maintient une correspondance sur le sujet avec Albert Einstein lui-même, un employé de l'époque à l’office des brevets en Europe.
En 1586, à l'époque Sengoku, dans un Japon médiéval ravagé par des guerres civiles, les paysans sont fréquemment opprimés par des brigands qui les rançonnent. Une troupe de bandits à cheval s'apprête à attaquer un village mais décide de reporter l'attaque en attendant la prochaine récolte. Un des paysans, Yohei, a surpris la discussion et court aussitôt avertir les autres villageois. Ces derniers sont effondrés, à l'exception de Rikichi, qui essaie de trouver une solution. Ils finissent par consulter Gisaku, l'Ancien du village, qui, à la surprise de tous, rejoint l'avis de Rikichi et conseille d'engager des samouraïs pour défendre le village.
Pendant son enfance, Evan Treborn fait la rencontre de Kayleigh Miller, peu avant que ses parents ne se séparent. Après cette rencontre, pour rester auprès de lui, Kayleigh choisit d'emménager avec son frère Tommy chez son père. Par la suite, Evan devient ami avec Lenny Kagan. Il commence à avoir des problèmes de mémoire pendant lesquels des évènements graves se produisent. Le premier a lieu à l'école primaire où, la maîtresse demandant aux élèves de dessiner ce qu'ils veulent faire plus tard, il se représente comme le meurtrier de deux personnes. Après une consultation médicale, Evan doit tenir un journal afin de garder le fil de ses souvenirs. Cela ne l'empêchera pas de continuer à avoir des pertes de mémoire, notamment lors d'une visite à l'hôpital psychiatrique où est détenu son père, enfermé dans un asile depuis qu'il a tenté de tuer Evan au berceau et qui essaiera à nouveau d'étrangler son fils qui, expérimentant un nouveau trou de mémoire, ne comprend pas la raison de cet accès de violence. Le père d'Evan sera toutefois tué par un des surveillants d'un coup à la tête.
En 2029, une guerre oppose ce qui reste de l'humanité — décimée par un holocauste nucléaire — aux machines dirigées par Skynet, un système informatique doté d'intelligence artificielle qui a pour objectif la suprématie des Machines sur les hommes. La résistance humaine, menée par John Connor, étant sur le point de triompher en 2029, Skynet envoie dans le passé en 1984 un Terminator, un assassin cybernétique à l'apparence humaine afin de tuer la mère de John, Sarah Connor et ainsi empêcher la naissance de John, « effaçant » de manière rétroactive son existence et ses actes futurs. En réaction, John envoie à la même époque Kyle Reese, un résistant humain, afin de protéger sa mère.