เรื่องราวเกิดขึ้นหลังจากเหตุการณ์ใน Terminator 2 กว่า 10 ปี John Connor ใช้ชีวิตแบบหลบซ่อนตัว เพื่อหลีกเลี่ยงการถูกตามล่าจาก Skynet แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเขาจะปลอดภัย Skynet ได้ส่ง Terminator รุ่นใหม่ล่าสุด T-X กลับมาในอดีต ซึ่งมีประสิทธิภาพและความสามารถที่เหนือกว่า T-1000 อย่างมาก ภารกิจของมันคือการสังหาร John Connor และบุคคลสำคัญอื่นๆ ในกลุ่มผู้ต่อต้าน อย่างไรก็ตาม กลุ่มผู้ต่อต้านในอนาคตก็ได้ส่ง Terminator รุ่นเก่า (รุ่นเดียวกับที่เคยพยายามสังหาร Sarah
Connor ในภาคแรก) กลับมาอีกครั้ง คราวนี้มันได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่เพื่อปกป้อง John และ Sarah Connor นอกจากภัยคุกคามจาก T-X แล้ว John ยังต้องเผชิญหน้ากับ Skynet ที่พยายามเข้าควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ของพลเรือนภายใต้หน้ากากของไวรัสคอมพิวเตอร์ และ Kate Brewster (ภรรยาในอนาคตของ John) ซึ่งพ่อของเธอเป็นผู้ดูแลระบบคอมพิวเตอร์ของกองทัพ ก็เข้ามาพัวพันกับเรื่องราวนี้
เมื่อไวรัสของ Skynet แพร่กระจายเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ของกองทัพสหรัฐฯ และเริ่มโจมตีเครื่องจักร สงครามนิวเคลียร์ก็ใกล้จะปะทุขึ้น และสงครามระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรก็จะเริ่มต้นขึ้นในไม่ช้า Terminator รุ่นเก่าที่ล้าสมัยจะสามารถเอาชนะ T-X ที่ล้ำสมัยกว่าได้หรือไม่? หรืออนาคตที่มืดมิดกว่ากำลังรอคอยมนุษยชาติอยู่หลังจากการโจมตีด้วยนิวเคลียร์?
