Sarah Connor（Lena Headey飾）繼續在洛杉磯追查未來科技線索，試圖阻止審判日并改變兒子John（Thomas Dekker飾）的命運。16歲的John逐漸接受作為人類救世主的宿命，同時陷入兩位女性帶來的矛盾——被派來保護他的終結者Cameron（Summer Glau飾）雖具威脅卻忠誠可靠，而象征自由的新朋友Riley（Leven Rambin飾）則暗藏未知風險。John的叔叔Derek Reese（Brian Austin Green飾）雖持續協助對抗機械威脅，但其行動方式已引發團隊內部質疑。經歷T-888型終結者Cromartie（Garret Dillahunt飾）追殺的FBI探員Ellison（Richard T. Jones）徹底轉變立場，決心追尋Sarah關于"無人安全"的預言真相，而Zeira公司CEO Catherine Weaver（Shirley Manson飾）掌握的關鍵線索成為其調查突破口。隨著時空界限逐漸模糊，Skynet的追捕網絡日趨收緊，Cameron必須在暴露前完成保護任務，Sarah一家人在對抗命運的過程中面臨更嚴峻的生存考驗。