Nos situamos en un futuro post-apocalíptico, año 2018, tras el día del Juicio Final. Después del apocalipsis que ha enfrentado hombres y robots, John Connor (Christian Bale, ‘El caballero oscuro’) se ha convertido en el líder de la resistencia humana contra Skynet y su ejército de Terminators. Su visión del mundo sin embargo se tambalea cuando aparece Marcus Wright (Sam Worthington, ‘Avatar’), un desconocido que solo recuerda haber estado en el corredor de la muerte y haber estado con Kyle Reese (Anton Yelchin), el padre de John. Connor debe descubrir si Marcus ha sido enviado desde el futuro o si ha sido rescatado del pasado. Mientras que Skynet se prepara para el asalto final, Connor y Marcus se aventuran en una odisea que les llevará al mismo corazón de las operaciones de Skynet. Allí descubrirán el terrible secreto que se esconde tras la aniquilación programada de toda la humanidad…