公元2018年。

    “审判日”之后五年，人类现代文明已被超级电脑“天网”发动的核战争摧毁，地球失去了生机，冰冷、黑暗和绝望统治了这个蓝色星球，绝大多数人类已经死于核打击，幸运地保住一命的人们躲在荒漠、掩体和城市的废墟里惶惶不可终日，他们不知道还有没有足够的运气帮助自己再躲过“天网”派出的机器人搜捕队。只有一小群幸存者相信，要活下去，只有拿起武器，抵抗“天网”的机器人终结者大军。

    早在“天网”建成前，约翰·康纳(克里斯蒂安·贝尔饰)就知道——不幸的是，全世界也只有他一个人知道——“审判日”终将到来，他生来就跟“天网”纠结在一起(大家一定不会忘了约翰·康纳的离奇身世吧，尤其是第二部里爱德华·福隆饰演的少年约翰)。看起来，总是怨天尤人的约翰不是当抵抗军领袖的一块料，可是拯救幸存人类的大任还是非他莫属，尤其是当马库斯·莱特(山姆·沃星顿饰)出现后，约翰发现人类有了打赢机器人大战的机会，哪怕这个机会极为微弱。马库斯·莱特实际上是个来自于过去时代的机器人，但他的记忆里没有服从“天网”的指令，他是机器人中的另类，因为他更亲近人类。考虑到他跟其他机器人具有一样的钢筋铁骨，约翰对于能不能信任他头疼万分。但他已经没有思考的时间了，“天网”发动了足以把幸存者全部干掉的新攻势，约翰和马库斯必须先发制“网”，干净利落地直接闯进“天网”的核心区，将其消而灭之。