自从十多年前，天网那些高度发达的机器人网络能感觉自我和准备毁灭人类开始，在约翰·康纳（尼克·斯塔尔饰）的帮助下，世界末日被阻止了。 时光转眼到了1997年8月29日，世界一直相安无事，虽然天网也曾二次试图谋害约翰·康纳并对人类开战，但都以失败告终。22岁的约翰·康纳过着与世隔绝的生活——没有家，没有信用卡，没有电话，也没有工作。甚至没有能证明他存在的记录。康纳也无法破除天网的追踪。对人类未来构成最大威胁的女终结者T-X（克莉丝汀娜·洛肯饰）来了，她是天网中超级智能机器人杀手。T-X被派来执行她的前任T-1000没有完成的任务。T-X虽然外表象人类一样美丽无比，但却是个无情的杀手。而且比她前面任何一个终结者都要能量更大、更危险、更具毁灭性。此次，约翰·康纳并不是天网唯一的打击目标，不起眼的兽医凯特·布鲁斯特（克莱尔·丹尼斯饰）如果能躲过无坚不摧的T-X，她将洞悉遥远的过去，并发誓尽力阻止未来不可思议状态的发生。约翰·康纳和凯特·布鲁斯特意识到他们离世界末日已越来越近。他们唯一幸存下来的希望都寄托在智能终结者的复制品（阿诺德·施瓦辛格饰）身上。他就是康纳从前那个神秘、现在已失去作用的秘密刺客。正如我们所知，他们必须团结起来，在世界末日威胁降临之前，战胜技术装备胜人一筹的T-X，避免人类文明的倒退……