События фильма продолжают сюжетную линию фильма «Терминатор 2: Судный день»: основные действия происходят 27 лет спустя — в 2022 году. В фильме представлена новая сеть искусственного интеллекта — «Легион», отправляющий из будущего новую модель Терминатора из жидкого металла, имеющую возможность разделяться на две полноценные боевые единицы. Цель Терминатора — девушка по имени Даниэлла «Дэни» Рамос. Чтобы защитить Дэни, Сопротивление отправляет женщину из будущего по имени Грейс, идеального солдата, наполовину киборга. К Дэни и Грейс присоединяются Сара Коннор и Терминатор Т-800.
