John Connor, Mahşer Günü'nü engellemek için verdiği mücadelenin üzerinden on yıl geçmişken, artık yetişkin bir adam olarak hayatta kalmaya çalışıyor. Annesinin ölümünden sonra kimliğini gizleyerek Los Angeles'ta yaşayan John, geçmişte kendisini bulamayan Skynet'in yeni hedefi haline gelir.
Bu kez, gelecekteki İnsan Direnişi'nin liderlerini yok etmek için gelişmiş bir Terminatör modeli olan T-X, John'un peşine düşer.
Direniş, John'u ve gelecekteki eşi Kate Brewster'ı korumak için yeniden programlanmış bir Terminatör gönderir.
T-X'in acımasız takibinden kaçmaya çalışan ikili, hayatta kalabilmek için bu gizemli makinelere güvenmek zorundadır. Zaman daralırken, John ve Kate, kaderlerinin aslında Mahşer Günü'nün kaçınılmaz olduğunu gösterdiğini fark eder.
Makinelerin insanlık üzerindeki hakimiyetinin başlangıcına tanık olan bu mücadelede, John ve Kate, geleceği değiştirmek için son bir şans elde eder. Ancak Skynet'in planları çoktan harekete geçmiştir ve dünyanın kaderi bir kez daha Terminatör'ün ellerindedir.
