天網擁有獨立意識后，對創造它的人類展開血腥屠殺。此后的歲月，約翰·康納（杰森·克拉科 Jason Clarke 飾）率領戰友和天網的機器人大軍進行著曠日持久的戰爭。在關鍵的一次戰役過后，天網將終結者派往1984年的洛杉磯，企圖殺害約翰的媽媽莎拉（艾米莉亞·克拉克 Emilia Clarke 飾）。而約翰則將自己最親密的戰友——同時也是他的生身父親凱爾·里斯（杰·科特尼 Jai Courtney 飾）派往過去。凱爾剛剛抵達洛杉磯便遭到液態金屬終結者T-1000（李秉憲 飾）的襲擊。與此同時，“老爹”（阿諾·施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger 飾）則與莎拉聯手干掉了終結者T-800（阿諾·施瓦辛格 Arnold Schwarzenegger 飾）。似乎過去的事情悄然改變，凱爾則從時間旅行中的遭遇得到靈感，與莎拉穿越來至2017年，嘗試阻止天網的誕生……