故事發生在審判日過後的地球，由倖存人類組成的反抗軍與機器人大軍還在持續纏鬥，片中將出現十種新型終結者，分布在水中、空中和陸地上，「天網」更派遺「Harvester」的巨大機器人，體內運載各種小型機器人來捕捉反抗軍成員。西元2018年，在機器人「天網」帶領攻擊下，人類幾近滅亡邊緣，而由約翰康納（克里斯丁貝爾 飾）所領導的解放軍，帶領著倖存的人類對抗具人工智慧的超級電腦。 而一位神秘男子馬克萊斯特（山姆沃辛頓 飾）的出現，為康納熟知的世界帶來顛覆性的發展。這名陌生男子完全不記得自己的身分，只知道自己曾是位死刑犯。約翰必須先行確認，馬克到底是來自於未來，還是過去？ 當「天網」大軍緊鑼密鼓出動，各種機器人佈下天羅地網，準備對人類反抗軍進行最終的突襲時，康納與馬克斯將冒險前往「天網」的運作核心。他們將揭開什麼樣駭人秘密呢？