Ha pasado una década desde que John Connor (NICK STAHL) ayudó a prevenir el Día del Juicio Final y a salvar a la humanidad de la destrucción masiva. Ahora, con 25 años, Connor vive "fuera del sistema": sin hogar, sin tarjetas de crédito, sin teléfono móvil y sin trabajo. No hay registro de su existencia. No hay forma de que sea rastreado por Skynet, la red de máquinas altamente desarrollada que una vez intentó matarlo y declarar la guerra a la humanidad. Hasta que, desde las sombras del futuro, emerge la T-X (KRISTANNA LOKEN), la máquina asesina cíborg más sofisticada de Skynet hasta la fecha. Enviada al pasado para completar el trabajo que dejó sin terminar su predecesor, el T-1000, esta máquina es tan implacable como hermosa es su apariencia humana. Ahora, la única esperanza de supervivencia de Connor es el Terminator (ARNOLD SCHWARZENEGGER), su misterioso antiguo asesino. Juntos, deben triunfar sobre la tecnológicamente superior T-X y prevenir la inminente amenaza del Día del Juicio Final, o enfrentarse al apocalipsis y a la caída de la civilización tal como la conocemos.