自从十多年前，天网的那些高度发达的机器人网络能够感觉到自己并准备毁灭人类，在约翰·康纳、尼克斯达和尼克·斯塔尔的帮助下，世界末日被阻止了。

时间飞逝到1997年8月29日，天下已太平。虽然天网两次试图谋杀约翰·康纳并对人类发动战争，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。甚至没有记录证明他的存在。康纳无法切断天网的踪迹。对人类未来构成最大威胁的女终结者T-X，由天网超级智能机器人杀手克里斯塔娜·洛肯饰演。T-X被派去执行她的前任T-1000没有完成的任务。虽然T-X看起来和人类一样漂亮，但却是一个无情的杀手。而且比她之前的任何一个终结者都更强大，更危险，更有破坏力。

这一次，约翰·康纳不是天网的唯一目标。克莱尔·丹尼斯饰演的卑微的兽医凯特·布鲁斯特(Kate Brewster)，如果她能逃出无敌的T-X，她就会明白遥远的过去，发誓要尽最大努力防止不可思议的状态在未来发生。

约翰·康纳和凯特·布鲁斯特意识到他们离世界末日越来越近了——只剩下三个小时了。他们唯一的生存希望寄托在智能终结者的翻版阿诺德·施瓦辛格身上。他是康纳的神秘，现在无用的秘密刺客。我们知道，他们必须团结起来，在世界末日的威胁到来之前，用优越的技术和装备打败T-X，避免人类文明的倒退...