杰夫（库尔特·拉塞尔 Kurt Russell 饰）和艾米（凯瑟琳·奎南 Kathleen Quinlan 饰）是一对夫妻，在一次长途旅行之中，两人驾驶的车辆在荒郊野岭里抛锚了。正当两人急得焦头烂额之际，一个名叫瑞德（J·T·沃尔什 J.T. Walsh 饰）的陌生男人出现在了他们面前。瑞德好心的告诉杰夫和艾米，在不远处有地方能够叫到拖车，杰夫边让艾米跟随瑞德前往，很快，这个错误的决定就让杰夫付出了代价。　　在等待拖车的过程中，杰夫自己修好了车，于是，他决定驱车前往瑞德所说的那个地方寻找瑞德和艾米。没想到，当杰夫到达后，当地没有一个人声称见过艾米。杰夫找到瑞德向其质问，瑞德竟然说自己不认识杰夫，更别提什么艾米了。敏感的杰夫察觉事情有诈，他想向警方求助可手上没有任何证据，一时间，杰夫陷入了绝望的境地。

故事发生在《终结者2》10年之后，终结者又回来了。　　此时John Connor(Nick Stahl) 饰)已经22岁，他的母亲去世后，他过着隐姓埋名的生活，不愿意面对即将到来的命运。但是，命运并不以他的意志为转移，“天网”经历了两个失败之后，派出了更为先进的T-X终结者（Kristanna Loken 饰）来追杀他，人类也同样送回了T-800改良后的终结者T-850（Arnold Schwarzenegger饰）保护John。　　John巧遇了儿时的伙伴，兽医Kate Brewster（Claire Danes 饰)，Kate的父亲是美国军方“天网”系统的负责人，她本人也将成为人类叛军的副统领，理所当然成了T-X的打击对象。二人在T-850的保护下，开始了逃亡之路。　　同时，美国电脑系统病毒入侵，人类束手无策之下准备启用“天网”，一旦“天网”接管美国军方防御系统，人类将首当其冲的被消灭。　　面对已经发生的未来，John Connor和Kate Brewster决定奋起反抗，在T-850的帮助下，他们将又一次改变人类的命运。