故事发生在《终结者2》10年之后，终结者又回来了。
此时John Connor(Nick Stahl) 饰)已经22岁，他的母亲去世后，他过着隐姓埋名的生活，不愿意面对即将到来的命运。但是，命运并不以他的意志为转移，“天网”经历了两个失败之后，派出了更为先进的T-X终结者（Kristanna Loken 饰）来追杀他，人类也同样送回了T-800改良后的终结者T-850（Arnold Schwarzenegger饰）保护John。
John巧遇了儿时的伙伴，兽医Kate Brewster（Claire Danes 饰)，Kate的父亲是美国军方“天网”系统的负责人，她本人也将成为人类叛军的副统领，理所当然成了T-X的打击对象。二人在T-850的保护下，开始了逃亡之路。
同时，美国电脑系统病毒入侵，人类束手无策之下准备启用“天网”，一旦“天网”接管美国军方防御系统，人类将首当其冲的被消灭。
面对已经发生的未来，John Connor和Kate Brewster决定奋起反抗，在T-850的帮助下，他们将又一次改变人类的命运。
大卫·科伦斯韦,瑞秋·布罗斯纳安,尼古拉斯·霍尔特,埃迪·盖瑟吉,安东尼·卡里根,内森·菲利安,伊莎贝拉·莫塞德,斯凯勒·吉桑多,莎拉·桑帕伊奥,玛利亚·加布里埃拉·德法里亚,艾伦·图代克,普路特·泰勒·文斯,内娃·豪威尔,弗兰克·格里罗,温德尔·皮尔斯,贝克·班尼特,克里斯托弗·麦克唐纳,米凯拉·胡佛,特伦斯·罗斯摩尔,迪内希·迪亚加拉詹,布莱德利·库珀,安吉拉·萨拉弗安,米莉·阿尔柯克,约翰·塞纳,肖恩·古恩,威尔·里夫
马提亚斯·施维赫夫,露比·欧·菲,弗雷德里克·劳,穆拉桑·木苏鲁,约瑟夫·贝鲁塞克,亚历山大·拜尔,西拉-安娜 法尔,Salber Lee Williams,Axel Werner
阿丽亚,刘剑羽,罗立群,黄格选,张春仲,王妍苏
格雷格·艾维甘,瑞秋·克劳福德,克劳迪亚·米歇尔森,大卫·休莱特,Diego Matamoros,克雷·班奈特,Gene Mack,劳伦斯·贝恩
Marshall Grauer,Wade Popwell,Paul Galloway,Gerald Cruse
罗伯特·阿姆斯特勒,纳迪娅·兰弗朗尼,John J,Anthony Sant'Anselmo,Gemma Donato,泰德·阿德尔曼,Rafael Siegel,Bonnie Antonini,Andrew Boetjer,Thomas Falzarano,Raymond Isenberg,James Miller,Buck King,Andreas Abramson,Tony Altstatt,Ian Dalziel,Jared Hutcheson,Alex DeCausemaker