本片是《终结者 2：审判日》的正统续作，直接忽略后续几部非正统续集的剧情。故事发生在《终结者 2》27 年后，未来天网被新的人工智能 “军团” 取代，军团派出进化型液态金属终结者 REV-9 穿越到 2020 年，追杀普通女孩丹妮・拉莫斯。人类抵抗军则派出半生化人格蕾丝保护丹妮。逃亡途中，她们遇到了一直猎杀终结者的莎拉・康纳，以及当年杀死约翰・康纳、如今化名 “卡尔” 的 T-800。四人联手对抗 REV-9，在水坝展开终极决战，最终 T-800 与 REV-9 同归于尽，格蕾丝牺牲，莎拉与丹妮幸存，继续为人类未来而战。