Сюжет начинается в 1998 году, через год после событий «Судного дня». Несмотря на предотвращение Судного дня и уничтожение Скайнета, события развиваются не так, как планировалось. В одной из сцен показывается, как Сара Коннор и её сын Джон отдыхают на пляже, когда внезапно появляется Терминатор Т-800 и убивает Джона, оставив Сару опустошённой.
Проходят годы. В 2020 году человечество сталкивается с новой угрозой — искусственным интеллектом под названием Легион, который заменил Скайнет и развязал новую войну против людей. Легион отправляет из будущего усовершенствованного киборга-убийцу — Рев-9 (Гэбриел Луна), который должен убить Дани Рамос (Наталия Рейес), молодую женщину, которая играет ключевую роль в будущем сопротивлении. Чтобы защитить Дани, из будущего отправляют Грейс (Маккензи Дэвис), солдата, улучшенного кибернетическими имплантами.
Грейс и Дани вынуждены бежать от неуязвимого и опасного Рев-9, который обладает способностью разделяться на две отдельные единицы: одну — металлический эндоскелет, и другую — жидкий металлический экзоскелет, что делает его чрезвычайно трудным противником. На их пути они встречают Сару Коннор, которая за прошедшие годы стала охотницей на Терминаторов, сражаясь с машинами, чтобы предотвратить новые угрозы.
Сара и Грейс вскоре понимают, что им потребуется помощь старого союзника. Они находят Т-800, того самого Терминатора, который убил Джона Коннора, но который теперь живёт в отдалённом месте под именем Карл. После выполнения своей миссии по уничтожению Джона, Карл начал развивать сознание и чувства, осознав всю тяжесть своих действий. Он живёт с человеческой семьёй и пытается найти покой.
Команда объединяет усилия, чтобы противостоять Рев-9 и остановить Легион до того, как он сможет уничтожить человечество. Их задача — доставить Дани в безопасное место, защитив её любой ценой. В ходе миссии Сара и Т-800 сталкиваются с призраками прошлого, а Грейс и Дани осознают своё значение в грядущей войне.