La storia è ambientata 27 anni dopo gli eventi di 'Terminator 2' e racconta di un nuovo tipo di Terminator liquido, capace di dividersi in due entità separate e che viene inviato indietro nel tempo da Skynet allo scopo di uccidere una ibrido fra cybord ed essere umano chiamata Dani Ramos (la interpreta Natalia Reyes).
A cercare di impedire che questo avvenga ci sono una guerriera che viene dal futuro (Mackenzie Davis), ma anche Sarah Connor (Linda Hammilton) e il primo Terminator mandato nel passato (Arnold Schwarzenegger).