El día del Juico Final ha pasado, y en el proceso ha dejado en ruinas a la civilización moderna. Una armada de Terminators deambula por el paisaje post-apocalíptico, matando o recolectando a los humanos que se esconden en los desiertos y en los recovecos de las desoladas ciudades. Sin embargo, algunos grupúsculos de supervivientes han formado la Resistencia, ocultándose en búnkeres subterráneos y tomando por asalto de cuando en cuando a la vastísima y abrumadora 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 esparaba.

Sólo un hombre sabía que el Juicio Final estaba cerca. Un hombre, cuyo destino personal ha estado siempre imbricado 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 torcido 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.