天网拥有独立意识后,对创造它的人类展开血腥屠杀。此后的岁月,约翰·康纳(杰森·克拉科 Jason Clarke 饰)率领战友和天网的机器人大军进行着旷日持久的战争。在关键的一次战役过后,天网将终结者派往1984年的洛杉矶,企图杀害约翰的妈妈莎拉(艾米莉亚·克拉克 Emilia Clarke 饰)。而约翰则将自己最亲密的战友——同时也是他的生身父亲凯尔·里斯(杰·科特尼 Jai Courtney 饰)派往过去。凯尔刚刚抵达洛杉矶便遭到液态金属终结者T-1000(李秉宪 饰)的袭击。与此同时,“老爹”(阿诺·施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger 饰)则与莎拉联手干掉了终结者T-800(阿诺·施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger 饰)。 似乎过去的事情悄然改变,凯尔则从时间旅行中的遭遇得到灵感,与莎拉穿越来至2017年,尝试阻止天网的诞生……
2018年,天网系统与人类的战争使世界陷入了末世般的境况,反抗军精神领袖约翰·康纳(克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰)带队执行一次任务的过程中获得了战胜天网的新思路,而天网系统适时推出了新的目标排名,康纳位居次席,榜首上康纳此时尚年青的父亲凯尔·瑞斯赫 然在列。与此同时,一名遗忘了自身过去经历的强壮男子马库斯(萨姆·沃辛顿 Sam Worthington 饰)出现在洛杉矶的废墟中,他与反抗军战士瑞斯偶然结识,并组队前往反抗军总部,不料途中遭机械人袭击,瑞斯被俘。落单的马库斯经由反抗军女战士布莱尔引路,迎来了与康纳命中注定的相遇,但人与机械的对立让康纳不得不视对方为敌人……
瑞斯在天网中心生死未卜,同时反抗军高层不肯推迟强行进攻计划,留给康纳的时间不再充裕,他只能选择进行一场赌上性命与荣誉的潜入行动。
这是一个未来的世界,天下已经由机器人来操控。机器人想完全占有这个世界,把人类赶尽杀绝,然而却遇到了顽强抵抗的人类精英康纳。于是,终结者机器人T-800(阿诺?施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger饰)受命回到1984年,杀害康纳母亲莎拉(琳达?汉密尔顿 Linda Hamilton 饰),目的是灭掉康纳的出生。 康纳得知后,火速派战士雷斯(迈克尔?比恩 Michael Biehn 饰)前往救援。雷斯来到1984年的洛杉矶,及时搭救了被机器人追杀的莎拉——她当时还是一个大学生。然而,人们把雷斯当成疯子,不相信未来机器人统治世界。 直到莎拉又一次遭到机器人追击,她才相信了这一切。奔走中她和雷斯相爱,怀上了未来的康纳,而雷斯也陷入和机器人的苦斗当中。人类世界能否从因为这场斗争改变原来的噩运?
月球最高监狱,穷凶极恶的伯格罗多星人鲍里斯(杰梅奈·克莱门特 Jemaine Clement 饰)越狱逃亡。他在1969年犯下邪恶罪行,最终被年轻的K(乔什·布洛林 Josh Brolin 饰) 砍掉一只手臂,送入监狱。此次他逃脱的目的,就是穿越时空杀死K。与此同时,J (威尔·史密斯 Will Smith 饰)和K(汤米·李·琼斯 Tommy Lee Jones 饰)一如既往处理各种外星人引起的混乱,因对鲍里斯的案件三缄其口,两个好搭档心生隔阂。
崭新的一天,J发现K消失不见,周围更几乎没人知道K这个人。此时的K已在40年前被鲍里斯杀死,他所建立的A网也不复存在。在这危急时刻,伯格罗多星人大举入侵地球。为了保护家园,J必须穿越时空再次改变历史……