Passaram dez anos desde que John Connor (Nick Stahl) ajudou a evitar o Dia do Juízo Final e a salvar a humanidade da destruição. Agora vive à margem da sociedade, sem que haja registo da sua existência. Até que das sombras do futuro surge T-X (Kristanna Loken), a mais sofisticada e bela máquina mortífera de sempre da Skynet, com a missão de acabar com a vida de Connor. Agora a única esperança de sobrevivência de Connor é o Exterminador (Arnold Schwarzenegger)... Juntos têm de triunfar sobre a tecnologia superior de T-X e evitar a ameaça do Dia do Juízo Final ou enfrentar o apocalipse e a queda da civilização tal como a conhecemos.