El año es 2018. El día del Juicio Final ha pasado y, en el proceso, ha dejado en ruinas a la civilización moderna. Una armada de Terminators deambula por el paisaje posapocalíptico, matando o recolectando a los humanos que se esconden en los desiertos y en los recovecos de las desoladas ciudades. Sin embargo, algunos grupos de sobrevivientes han formado la Resistencia, ocultándose en "bunkers" subterráneos y tomando por asalto a la fuerza enemiga.

Los Terminators son controlados por la red de inteligencia artificial Skynet, que se tornó autoconsciente catorce años antes y que, en un abrir y cerrar de ojos, se puso en contra de sus creadores, desencadenando y esparciendo una terrible devastación nuclear a lo largo de un mundo que sencillamente no se lo esperaba.

Sólo un hombre sabía que el Juicio Final estaba cerca. Un hombre, cuyo destino personal ha estado siempre ligado con el destino general de la humanidad: John Connor (Christian Bale).

Ahora, el mundo se encuentra en el umbral de un futuro que Connor nos venía anunciando desde siempre. Pero algo nuevo ha cimbrado la fe que este hombre tenía en la posible victoria de la humanidad: la aparición de Marcus Wright (Sam Worthington), un extraño proveniente del pasado, cuyo último recuerdo no es otra cosa que haber sido condenado a muerte antes de despertar en este nuevo y extraño mundo.

Connor debe descubrir si Marcus es confiable. Pero mientras Skynet se adapta a nuevas estrategias a fin de acabar de una vez y para siempre con la Resistencia, Connor y Marcus deben encontrar algún punto en común para oponerse al violento ataque, infiltrar Skynet y confrontar directamente al enemigo.