Les talents de tireur du jeune Marty sont de nouveau démontrés lorsqu'il essaye le nouveau Colt Single Action Army, présenté par un marchand lors de l'inauguration de l'horloge. Il suit d'abord les conseils du vendeur qui lui dit de tenir son pistolet d'une certaine manière mais ratecomplètement la cible. Il effectue ensuite une nouvelle tentative en le prenant à sa manière et tire dans le cœur de toutes les cibles qu'on lui présente.
Cependant, il ne se servira pas de ses talents de tireur lors du duel avec Bufford Tannen, qu'il étalera par une série de coups de poing. Pour duper Bufford, il se constitue un gilet pare-balle de fortune avec la porte en fonte d'un poêle à bois. Ce même stratagème est utilisé par Clint Eastwood dans le western Pour une poignée de dollars que Biff regarde dans Retour vers le futur 2 dans le 1985 modifié.
On peut noter l'apparition de Dean Cundey, le directeur de la photographie. Celui-ci prend la photo de Marty et Doc devant l'horloge lors de son inauguration.
On remarque un acteur qui est le sosie de Martin Weinek. C'est l'homme qui lui propose une cigarette.
Doc dit au début du film que son grand père s'appelait Von Braun, comme le célèbre ingénieurWernher von Braun qui créa la fuséeSaturn V. De plus, Doc récupère la DeLorean dans une mine, de la même manière que von Braun lorsqu'il récupéra les plan du V2 pour créer la Saturn V.
À la fin du film, on voit Doc arriver avec sa famille en train. On peut donc supposer qu'il s'est servi du convecteur temporel de la Delorean qui lui a permis d'arriver en 1885 et de la puissance de la machine à vapeur du train pour effectuer le voyage jusqu'en 1985.
Au début du film, quand Marty arrive à Hill Valley, on peut voir une enseigne avec marqué « Joe Statler, l'honnête » avec un portrait ressemblant à celui de Joseph Staline.
Cet épisode est aussi l'occasion d'exploiter un autre thème très utilisé dans la science-fiction : les réalités alternatives ou mondes parallèles.
La découverte d'Hill Valley en 1885 fait référence à la découverte de la ville dans Il était une fois dans l'Ouest.
Dans la scène du bal, les deux joueurs de banjo et le percussionniste sont les membres du groupe ZZ Top.
Christopher Lloyd et Mary Steenburgen ont déjà tourné ensemble dans le western En route vers le sud (Goin' South) et le personnage de Christopher Lloyd était déjà amoureux de celui de Mary Steenburgen.
La scène de pendaison où Marty est suspendu devant le clocher a failli mal tourner, car pendant quelques secondes, Michael J. Fox fut réellement pendu, à cause d'une erreur de préparation de la scène. Il se cassa également une côte, durant la scène où il est traîné par Bufford et son cheval au bout d’une corde.
Si l'on réfléchit bien, un gros non-sens rend caduque la trame principale du film. En effet, Marty repart en 1885 secourir Doc grâce à la DeLorean que ce dernier a caché au fond d'une mine après avoir été envoyé 1885 à la fin de Retour vers le futur 2. Le Doc de 1955 la modifie et pour envoyer Marty en 1885, il se retrouve en plein milieu du désert face aux Indiens. Ces Indiens percent le réservoir de la DeLorean qui, en panne sèche, se retrouve immobilisée. Doc et Marty cherchent alors à atteindre les 88 miles à l'heure sans essence, ils y arrivent lors de la mémorable scène finale avec la poussée de la locomotive. Mais alors, quid de la DeLorean que Doc avait cachée au fond de la mine pour que Marty la retrouve ? Elle existait forcément au moment où Marty arrive en 1885, il aurait alors suffi de siphoner le réservoir de celle-ci pour faire le plein et repartir en 1985. L'explication du fait que cette DeLorean n'ait pas été évoquée vient peut-être des dommages qu'elle aurait subis lorsqu'elle fut touchée par la foudre en plein vol en 1955. On imagine que le réservoir a peut-être été gravement endommagé et que c'est le Doc de 1955 qui l'a réparé avant de renvoyer Marty en 1885.
Il y a également un vrai paradoxe dans ce film : Doc de 1955 trouve sa tombe et découvre donc qu'il va mourir en 1885. À ce moment là, rien ne l'empêche de prendre 30 ans avant qu'un éclair ne frappe la DeLorean et ne l'envoie en 1885, la décision de "ne pas mourir", en se décidant à rembourser par exemple Bufford Tannen, et éviter ainsi d'être abattu par ce dernier. De ce fait, il ne sert à rien d'envoyer Marty en 1885 pour sauver Doc, puisque celui-ci, connaissant son "avenir" (qui se déroulera 70 ans dans le passé) peut très bien prendre les mesures adéquates, tout comme il l'avait fait à la fin du premier épisode, en lisant la lettre de Marty et en enfilant un gilet pare-balle lors de l'attaque perpétrée par les Libyens.
Il y a une erreur au niveau des personnages : Maggie McFly, l'arrière-arrière grand mère de Marty est le sosie de Lorraine, sa mère. Or, Lorraine n'a aucun lien de parenté avec les McFly : Elle est issue de la famille Baines. Comment expliquer cette ressemblance ? Maggie est elle aussi issue de la famille Baines ? Il est plutôt tout simplement probable que l'équipe du film ait souhaité reprendre Lea Thompson pour jouer ce rôle, comme un clin d'œil aux deux épisodes précédents de la trilogie.
Clint Eastwood
Marty McFly choisit de se renommer « Clint Eastwood » pour cacher son véritable nom à ses ancêtres qui l'ont recueilli (Seamus et Maggie McFly).
Dans la version originale, Marty McFly prononce une phrase en s'entraînant à dégainer son arme devant son miroir : « Go ahead, make my day », en référence à la réplique culte de Clint Eastwood dans L'Inspecteur Harry.
Marty McFly survit à la balle envoyée par Tannen grâce à une plaque de poêle en fonte dissimulée sous son poncho, une référence directe à une scène du film Pour une poignée de dollars que Biff regarde dans le 1985 modifié.
De plus, à la fin du film, quand la DeLorean revient en 1985, le pont de chemin de fer sur lequel elle apparaît s'appelle « Eastwood Ravine ». Les habitants de la région l'ont renommé ainsi après avoir cru que Clint Eastwood, donc Marty, avait péri en tombant dans le ravin avec la locomotive. On remarquera que le ravin est quand même renommé malgré tout, puisque Clara aurait dû tomber dans le ravin à la place de Marty et ainsi ce ravin aurait pris son nom.
Pour pouvoir intégrer ces détails dans le scénario, les producteurs ont dû demander l'autorisation à l'acteur.