故事发生在《终结者2》的十年后，终结者又回来了。这时，约翰·康纳22岁。母亲去世后，他隐姓埋名，不愿面对即将到来的命运。然而，命运并没有听从他的意愿。在两次失败后，天网派出了更先进的T-X终结者来追捕他，人类也派出了改进的T-800终结者T-850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。凯特的父亲是美国军方“天网”系统的负责人，而她自己也将成为人类叛军的副指挥官。自然，她成了T-X的目标。在T-850的保护下，两人开始了他们的逃生之旅。与此同时，一种病毒侵入了美国的计算机系统。别无选择，人类正准备启动“天网”。一旦“天网”接管了美军的防御系统，人类将是第一个被消灭的。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。