Ponad 10 lat po „Terminatorze 2”, John Connor istnieje teraz tylko jako włóczęga – żyjący „poza siecią”, więc żaden Terminator z przyszłości nie może go ścigać. Niestety, SkyNet wysyła kolejny z powrotem – a ten nazywa się T-X, jeszcze potężniejszy i bardziej zaawansowany niż przerażający T-1000. Jednak inny Terminator CSM-101 jest również odsyłany z powrotem, aby chronić Johna przed TX. Teraz Skynet cierpliwie przejmuje kontrolę nad cywilnymi systemami komputerowymi pod przykrywką wirusa komputerowego. John poznał także swoją przyszłą żonę, Kate Brewster, której ojciec – generał sił powietrznych USA – jest odpowiedzialny za wojskowe systemy komputerowe i nieufnie podchodzi do połączenia SkyNet. Jednak kiedy wirus SkyNet infekuje komputery wojskowe USA i pozostawia kraj otwarty na ataki, maszyny rozpoczynają przerażające przejęcie. Wkrótce wybuchnie wojna nuklearna - i rozpocznie się wojna z maszynami. Czy przestarzały CSM-101 Terminator może wyeliminować wysoce zaawansowany T-X - czy też po ataku nuklearnym na człowieka czeka mroczniejsza przyszłość?