10여 년 전 미래로부터 파견된 강력한 T-1000의 살해 위협에서 벗어난 미래의 인류저항군 지도자 '존 코너'는 엄마인 '사라 코너'가 죽은 뒤 집과 신용카드, 핸드폰, 직업 등 모든 것을 버리고 은둔의 길을 택해 다가올 위협에 준비하며 홀로 살아가고 있었다. 자신에 대한 모든 기록을 지워버리고 사는 것, 그것만이 '스카이 넷'이라는 최첨단 네트워크의 추적을 피하기 위한 유일한 방법이었기 때문이다. 기계들의 반란을 이끌어 인류를 멸망시키려 했던 고도로 발달된 기계들의 네트워크 '스카이 넷'... 그들의 목표는 미래 인간들의 지도자가 '존 코너'가 성장하기 전에 그를 암살해서 기계들이 세상을 지배하는 '운명의 날'을 맞이하는 것이었다. '스카이 넷'의 치밀한 추적과 고도의 테크놀로지 앞에서 '존 코너'의 평화는 오래가지 못했다. 미래에서 새로운 암살자를 파견했기 때문이다. '스카이 넷'은 무적이라고 생각했던 최고의 암살기계 T-1000이 파괴되고 나서 그보다 더 발전된 형태인 터미네트릭스, 일명 T-X(크리스티나 로켄)를 개발하여 과거로 파견했다. T-X는 섹시하고 아름다운 외모와 함께 냉혹하고 잔인한 성격을 갖고 있는 최첨단의 여성 기계로봇이다. T-X는 '스카이 넷'의 고도로 발달된 과학력이 총집결한 최고의 창조물로 T-1000에 보다 뛰어난 지능과 엄청난 공격력을 첨부시켰다. T-X의 파괴력은 이루 말할 수 없을 정도로 위력적이었고 게다가 모든 기계장비들을 제어할 수 있는 능력을 갖고 있었다. 가장 상위개체로서의 기계 능력을 갖고 있는 그녀는 주변의 모든 기계들을 파괴하거나 본인의 마음대로 조종할 수가 있다. 상상을 초월하는 강력한 T-X에 맞서 존 코너가 살아남기 위해 믿을 수 있는 것은 유일한 인간 측 전투 병기 구형 터미네이터, T-800(아놀드 슈왈츠제네거)뿐이다. 하지만 10여 년 전 T-800은 이미 용광로로 사라져 흔적 없이 사라지고 난 후, 미래에도 존재하지 않게 되었다. 과연, 그는 약속대로 돌아올 것인가? 돌아온다면 그는 어떻게 돌아올 것인가? 또한 그는 테크놀러지의 측면에서 월등히 앞서 있는 T-X에 맞서 다시 한번 승리할 수 있을 것인가?