John Connor, 22 ans, vit dans la clandestinité car il est l'un des futurs leaders de la résistance contre les machines. Un redoutable cyborg T-X, à l'allure de jeune femme, est envoyé à ses trousses pour le neutraliser. Un robot T-101 est chargé de protéger John et son amie Kate Brewster...
En 2018, la guerre entre les humains et les machines a provoqué le chaos. John Connor est le leader de la résistance humaine. Quand Marcus Wright, un prisonnier exécuté en 2003, surgit des ruines, leur rencontre modifie le cours des événements.