在《终结者2》的剧情之后，十年的宁静被打破，机器的威胁再次降临。这一次，主角John Connor已经成为了一名22岁的年轻成年人。在他母亲的离世后，他选择了过上低调的生活，试图逃避那即将到来的命运。然而，命运是无法逃避的，就像一个无情的宿命之手

"天网"，机器统治的核心，已经经历了两次失败，但这并没有让机器们停下脚步。他们派遣出更为先进的T-X终结者，一个更加致命的杀手机器，以彻底终结John Connor。而人类方面，也派遣了T-800改良后的终结者T-850来保护John。这场未来与过去的对决，注定充满血腥与火花。

正当John感到绝望时，他意外重逢了儿时的朋友，兽医Kate Brewster。Kate的父亲却是美国军方的高级官员，这也让整个故事变得更加扑朔迷离。两人的命运再次交织在一起，共同面对未知的未来。