На роль Марти МакФлая рассматривались кандидатуры Кори Харта и Си Томаса Хауэлла.
Майкл Джей Фокс изначально был главным кандидатом на получение роли Марти, однако в то время он активно снимался в одном из семейных сериалов и не мог себе позволить съемки в другом проекте. Первые три недели в роли Марти снимался актер Эрик Столц, но он не удовлетворял требованиям режиссера и поэтому вскоре был уволен. Студии пришлось переснимать весь материал с нуля.
Майкл Джей Фокс согласился принять участие в съемках, не отказавшись и от сериального «мыла». Продюсеры сериала «Семейные узы» (1982-1989) отпустили Майкла на съёмки «Назад в будущее» при условии, что работа в кинофильме не повредит его занятости в сериале. Поэтому Фокс снимался в «Узах» днем, а ночью играл в картине Роберта Земекиса. Каждый день после записи очередной серии он тут же мчался на съемочную площадку картины. Съёмки велись 6 часов в день — с 6.30 вечера до 2.30 ночи. Фокс за время съёмок фильма спал лишь 5-6 часов в день.
Сценаристы долго не могли понять, каким же образом представить машину времени. В первой версии сценария данным устройством являлась лазерная установка в лаборатории доктора Брауна. Также был вариант с холодильником, но эту идею отвергли из-за возникших опасений, что маленькие детишки начнут проверять свои холодильники на наличие в нем похожего устройства и ненароком закроют дверцу за собой. Лишь в третьей версии сценария машина времени стала автомобилем DeLorean.
В самом начале «морской» вечеринки, куда приходит МакФлай, левый напольный громкоговоритель стоит на большом перевернутом деревянном ящике из-под «Pepsi», когда МакФлай играет на гитаре и после этого пинает этот громкоговоритель ногой, ящика из-под «Pepsi» уже нет.