这是一个未来的世界,天下已经由机器人来操控。机器人想完全占有这个世界,把人类赶尽杀绝,然而却遇到了顽强抵抗的人类精英康纳。于是,终结者机器人T-800(阿诺•施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger饰)受命回到1984年,杀害康纳母亲莎拉(琳达•汉密尔顿 Linda Hamilton 饰),目的是灭掉康纳的出生。 康纳得知后,火速派战士雷斯(迈克尔•比恩 Michael Biehn 饰)前往救援。雷斯来到1984年的洛杉矶,及时搭救了被机器人追杀的莎拉——她当时还是一个大学生。然而,人们把雷斯当成疯子,不相信未来机器人统治世界。 直到莎拉又一次遭到机器人追击,她才相信了这一切。奔走中她和雷斯相爱,怀上了未来的康纳,而雷斯也陷入和机器人的苦斗当中。人类世界能否从因为这场斗争改变原来的噩运?
上一部中,超级电脑“天网”阻止人类抵抗领袖John Connor诞生的行动失败,时隔13年后,在“审判日”到来之前,“天网”派出了更加先进的生化机器人T-1000(Robert Patrick 饰)从公元前2029年回到洛杉矶追杀已经长大的John Connor,与此同时,John也派出了机器人T-800 Model 101(Arnold Schwarzenegger 饰)回去保护年幼的自己。
此时,Sarah Connor(Linda Hamilton 饰)因为怪异的言行而住进了精神疗养院,John Connor(Edward Furlong 饰)则和养父母住在一起,行为叛逆。T-800 Model 101找到他们,在逃避T-1000追杀过程中,获得了二人的信任。
为了改变未来的历史,挽救人类的命运,Sarah Connor、John Connor和T-800 Model 101找到了“天网”之父,Dr. Peter Silberman(Earl Boen 饰),说服他销毁一切有关“天网”的资料,此时,警察和T-1000同时赶来,他们陷入了多方争斗中。
2018年,天网系统与人类的战争使世界陷入了末世般的境况,反抗军精神领袖约翰·康纳(克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰)带队执行一次任务的过程中获得了战胜天网的新思路,而天网系统适时推出了新的目标排名,康纳位居次席,榜首上康纳此时尚年青的父亲凯尔·瑞斯赫 然在列。与此同时,一名遗忘了自身过去经历的强壮男子马库斯(萨姆·沃辛顿 Sam Worthington 饰)出现在洛杉矶的废墟中,他与反抗军战士瑞斯偶然结识,并组队前往反抗军总部,不料途中遭机械人袭击,瑞斯被俘。落单的马库斯经由反抗军女战士布莱尔引路,迎来了与康纳命中注定的相遇,但人与机械的对立让康纳不得不视对方为敌人……
瑞斯在天网中心生死未卜,同时反抗军高层不肯推迟强行进攻计划,留给康纳的时间不再充裕,他只能选择进行一场赌上性命与荣誉的潜入行动。