Il film è stato quasi interamente girato nei sobborghi di Los Angeles e, in parte, agli Universal Studios, e più precisamente: Strada e piazza principale (Courthouse square) di Hill Valley (1955 e 1985): Universal Studios di Los Angeles, è la stessa usata per la cittadina di Kingston Falls del film Gremlins, prodotto l'anno prima da Steven Spielberg, ancor più indietro usata anche per film quali il primo episodio (La barriera della solitudine) della serie televisiva Ai confini della realtà, Ciao, ciao Birdie (1963), quindi, successivamente alla trilogia, per il videoclip Why Don't You Get a Job? (1998) degli Offspring, per il film Una settimana da Dio (2003) e per le serie TV Una mamma per amica (2000-2007) e Ghost Whisperer - Presenze (2005-2010).
Tuttavia, il finto palazzo del tribunale fu oggetto di tre importanti incendi (il primo del 1990, l'altro del 1997 e un altro del 2008) e tutte le volte venne in parte ricostruito. Casa di Doc (1985) e parcheggio del Burger King: 545 North Victory Blvd, Burbank (CA) Casa di Doc (1955): Gamble House, 4 Westmoreland Place, Pasadena (CA); il portone di entrata e gli interni nel film sono invece stati girati nella Blacker-Hill House, 1177 Hillcrest ave, Pasadena (CA) Casa di Marty (1985): 9303 Roslyndale Ave, Arleta, Los Angeles (CA) Casa di George McFly (1955): 1711 Bushnell Avenue, South Pasadena (CA) Casa di Lorraine Baines (1955): 1727 Bushnell Avenue, South Pasadena (CA) Parcheggio del Twin Pines/Lone Pine Mall (1985): centro commerciale Puente Hills Mall, all'incrocio di 1600, South Azusa Blvd con Colima Rd, City of Industry (CA) Hill Valley High School: Whittier Union High School, 12417 Philadelphia St, Whittier (CA) Audizione "Battle of the Bands": McCambridge Park Recreation Center, 1515 Glenoaks Blvd, Burbank (CA) Scene del ballo "Incanto sotto il mare": palestra della Hollywood United Methodist Church, 6817 Franklin Avenue, Hollywood (CA) Lyon Estates (1955): Union 76 oil field, Corona road angolo Cucamonga Avenue, Chino, Los Angeles (CA) Lyon Estates (1985): incrocio tra Kagel Canyon Street e Sandusky Ave, Arleta-Pacoima, Los Angeles (CA) Lone Pines Mall/fattoria di Peabody (1955): Golden Oak Ranch, complesso di proprietà di The Walt Disney Studios, 19802 Placerita Canyon Rd, Newhall, California. Pozzo dei desideri (1985) (ovvero foto di Marty con il fratello e la sorella): sotto il grande salice piangente nel giardino dell'Amblin Entertainment, Amblin dr, Universal Studios, Universal City (CA).