本片的故事设定在后启示录时代的2018年，约翰·康纳（克里斯蒂安·贝尔 饰）命中注定要去领导人类抵抗天网卫星和它的终结者军团。可是马可斯·莱特（萨姆·沃辛顿 饰）的突然出现改变了康纳信仰中的未来状况，这个神秘陌生人最后记忆自己关押在死囚监狱。康纳必须判断马库斯到底是来自于未来，还是从过去被拯救出来的。正当天网卫星准备发起最后一轮攻击之时，康纳和马库斯开始了潜入天网卫星操作心脏的冒险旅程，在那里他们将揭示隐藏在人类灭亡背后的惊人秘密。