Kyle Reese (Jai Courtney) Ziemię sprzed wojny z maszynami zna tylko z opowieści rodziców. Życie na planecie zniszczył Skynet, program komputerowy zaprojektowany do sterowania obroną rakietową. Jego polecenie odpalenia arsenału nuklearnego zmieniało planetę w postnuklearne pustkowie. Ci nieliczni, którym udało się przeżyć, są ścigani i zabijani przez maszyny, z których najbardziej wyróżniające się humanoidalne roboty zwane są Terminatorami. Przypominają do złudzenia ludzi, są zaprojektowane do inwigilacji.

Wright Marcus (Sam Worthington) jest w celi zakładu karnego Longview. Musi mieć sporo na sumieniu, czeka go kara śmierci. Zabił dwóch policjantów i brata. Wygląda, że jest pogodzony ze swoim losem i nie szuka drugiej szansy. Doktor Serena Kogan (Helena Bonham Carter) chce, aby oddał swoje ciało na badania. Ulega on jej namowom, podpisuje dokument. Po śmierci jego ciało trafi do Cyberdyne Systems.

Ludzkość ma przerąbane. Kompletnie. Znowu. Zawsze coś jej zagraża, kosmici, asteroidy, wirusy, wojny… Długo by wymieniać. Tym razem jest to bunt maszyn. Los Angeles w 2029 roku (czyli już za 5 lat), podobnie jak cała Ziemia będzie stosem ruin. Jest to pokłosie wojny atomowej. Ruiny nie są jednak całkowicie wyludnione. Część ocalałych walczy o… ocalenie. Tym razem z rąk(?) maszyn. Zbuntowane maszyny eksterminują resztki ludzkości. Jak w większości wojen, musi odbyć się decydująca bitwa, ale, co ciekawe, nie odbędzie się ona teraz, tylko w… przeszłości.