故事发生在《终结者2》10年后,终结者回归了。这时,约翰·康纳(尼克·斯塔尔饰)22岁。母亲去世后,他过着隐姓埋名的生活,不愿面对即将到来的命运。 然而,命运并不以他的意志为转移。两次失败后,天网派出了更先进的T-X终结者(克里斯塔娜·洛肯饰)来杀死他,人类也派出了改进的T-800终结者T-850(阿诺德·施瓦辛格饰)来保护约翰。 约翰碰巧遇到了他儿时的朋友,兽医凯特·布鲁斯特(克莱尔·丹尼斯饰)。凯特的父亲是美军“天网”系统的负责人,而她本人将成为人类叛军的副指挥官,这自然成为T-X的目标。 在T-850的保护下,两人开始了逃亡之旅。 同时美国计算机系统病毒入侵,人类无奈启动天网。一旦天网接管了美国军方的防御系统,人类将是第一个被摧毁的。 面对已经发生的未来,约翰·康纳和凯特·布鲁斯特决定奋起反抗。在T-850的帮助下,他们将再次改变人类的命运。