Сара Коннор (Линда Хэмилтон) вспоминает события, показанные в предыдущем фильме, но сомневается, что это было на самом деле. Вместе с сыном Джоном (Эдвард Фёрлонг) и терминатором T-800 (Арнольд Шварценеггер) они несколько лет прячутся от T-1000 (Роберт Патрик) на юге страны. Т-800 отправляется в "Сyberdyne Systems", но отсутствует слишком долго. Компания массово транслирует рекламу. Неожиданно в канал проникают Сара и Джон, предупреждая об опасности корпорации. Всё это оказывается промо-роликом парка аттракционов, посвящённому тогда ещё дилогии популярных фильмов. Неожиданно в студию проникают вооружённые мать с сыном, которых выслеживает Т-1000. Вырубив ведущую, Т-1000 включает трёх Т-70. Неожиданно из временного портала на мотоцикле пребывает Т-800, забирая Джона с собой.
Они отправляются вместе в будущее, во время решающей битвы людей и машин, чтобы проникнуть в центр управления "Скайнет" - огромную пирамиду, и отключить компьютер, управляющий машинами. Вслед за ними бросается в погоню Т-1000 с целью убить Джона. Когда Терминатор стреляет в упор из дробовика в голову жидкому Терминатору (как в сцене с лифтом во второй части), тот отстаёт. T-800 и Джон оказываются атакованы бомбардировщиком. Путь приходиться продолжать пешком. В погоню устремляются четыре дрона мини-охотника, которых ликвидирует Т-800. Затем он уничтожает высадившегося "собрата", даже в такой ситуации находя время, казалось бы, для несвойственных для робота шуток. Они пробираются к центральному процессору корпорации, где был собран Т-800 и куда не ступала нога человека. Пробравшись в центр управления, они сталкиваются с гигантским паукообразным жидким оборонительным роботом T-1000000, демонстрирующемся на большом экране. Разбив на время жидким охладителем для оборудования робота (отсылка на сцену с Т-1000 на металлургическом заводе), T-800 отправляет Джона с помощью временного генератора в настоящее время и остаётся в здании, метая бомбу в процессор со словами "Hasta la vista, baby". Терминатор опять спас Джона.
Сара Коннор неожиданно просыпается после непродолжительного сна на стоянке в пустыне и смотрит на вырезанную ножом надпись на столе.
В ролях Арнольд Шварценеггер — T-800 Линда Хэмилтон — Сара Коннор Эдвард Фёрлонг — Джон Коннор Роберт Патрик — T-1000 Марк Криски — диктор Cyberdyne Video
