Η πλοκή της ταινίας τοποθετείται χρονικά στο 1995, έντεκα χρόνια μετά τα γεγονότα της πρώτης ταινίας. Ο Τζον Κόνορ, σε ηλικία έντεκα ετών, ζει με τους κηδεμόνες του στο Λος Άντζελες. Η μητέρα του Σάρα Κόνορ, προετοίμαζε τον Τζον ώστε να εκπληρώσει το μελλοντικό του καθήκον. Συνελήφθη ωστόσο, μετά από απόπειρά της να βομβαρδίσει ένα εργοστάσιο με υπολογιστές και στη συνέχεια μεταφέρθηκε σε ψυχιατρική κλινική. Μετά την πρώτη, ανεπιτυχή απόπειρα του υπερυπολογιστή Skynet να εξοντώσει την Σάρα Κόνορ, στέλνει πίσω στο χρόνο έναν νέο, ακόμα πιο εξελιγμένο, σάιμποργκ εξολοθρευτή, τύπου Τ-1000, προκειμένου να εξοντώσει αυτήν τη φορά, τον ίδιο τον Τζον Κόνορ. Παράλληλα, ο μελλοντικός Τζον Κόνορ, στέλνει έναν επαναπρογραμματισμένο εξολοθρευτή τύπου Τ-800, όμοιο με αυτόν που καταδίωκε την Σάρα Κόνορ στην πρώτη ταινία, αυτήν την φορά για να προστατεύσει τον ίδιο (ακόμη σε νεαρή ηλικία) και την μητέρα του.
Ο Μάρτι ΜακΦλάι μόλις επέστρεψε από το παρελθόν κι ο Δρ Έμετ Μπράουν αναγκάζεται να τον στείλει στο μέλλον. Σκοπός του είναι να αποτρέψει τον μελλοντικό του γιο από τα μπει φυλακή. Έτσι, αυτός, ο δόκτορας και η Τζένιφερ ταξιδεύουν στο 2015 όπου τα πράγματα είναι τελείως διαφορετικά από το 1985.
Στο κοντινό μέλλον άνθρωποι και μηχανές βρίσκονται σε διαρκή πόλεμο, μέχρι που το 2029, η νίκη των ανθρώπων είναι σχεδόν βέβαιη, εξαιτίας του ηρωισμού του ηγέτη μιας ομάδας επαναστατών, τον Τζον Κόνορ. Για να αποφύγουν την ήττα οι μηχανές στέλνουν πίσω στο χρόνο έναν εξολοθρευτή για να δολοφονήσει τη μητέρα του Τζον, πριν καν τον γεννήσει.
Ο Μάρτι ΜακΦλάι έχει κολλήσει στο 1955, οπότε και λαμβάνει γράμμα από τον Δρ Μπράουν για το πού είναι η χρονομηχανή. Μια αποκάλυψη, όμως, αναγκάζει τον Μάρτι να πάρει την μηχανή και να σπεύσει προς βοήθεια του καθηγητή. Θα βρεθεί στην παλιά Άγρια Δύση, όπου ο Δρ Μπράουν κινδυνεύει από παρανόμους κι ενώ έχει ερωτευτεί μια δασκάλα.
Οι Μποργκ έχουν επιστρέψει. Ο Κάπτεν Πικάρντ που ηγείται του Εντερπράιζ αποφασίζει να αγνοήσει τις διαταγές της συμμαχίας και να αντιμετωπίσει τους Μποργκ. Με τις γνώσεις που έχει το πλήρωμα καταφέρνει να κερδίσει, αλλά ένας μικρός αριθμός Μποργκ γλιτώνει. Καθώς το Εντερπράιζ τους καταδιώκει, μπαίνει σε μια χρονοδίνη δημιουργημένη από τους Μποργκ. Τώρα βρίσκονται ξαφνικά στον 21ο αιώνα…
Μια μυστήρια εξωγήινη δύναμη απειλεί τη Γη εξατμίζοντας το νερό των θαλασσών και καταστρέφοντας την ατμόσφαιρα. Για να σώσουν την ανθρωπότητα ο Κάπτεν Κερκ και το πλήρωμα πρέπει να γυρίσουν πίσω στη γη του 1986 για να βρουν το μόνο πλάσμα που μπορεί να σταματήσει το κακό…
Δέκα χρόνια έχουν περάσει από τότε που ο Τζον Κόνορ απέτρεψε τη «Μέρα της Κρίσης». Οι μηχανές δεν φαίνεται να μπορούν να τον εντοπίσουν, ως τη στιγμή που, από τα σκοτάδια του μέλλοντος θα ξεπηδήσει η Τ-Χ, η πιο εξελιγμένη φονική Μηχανή. Μοναδική ελπίδα όλων είναι ο Τ-800, ο μυστηριώδης Εξολοθρευτής, που θα αναλάβει να προστατεύσει τον Τζον, ενώ η Εξέγερση των Μηχανών είναι έτοιμη να ξεσπάσει
Οι Ηνωμένες Πολιτείες βρίσκονται υπό την διαρκή απειλή πυρηνικής επίθεσης τη στιγμή που οι ζωές άγνωστων μεταξύ τους ανθρώπων συγκλίνουν σε ένα δυστοπικό Λος Άντζελες του μέλλοντος. Ένας κινηματογραφικός σταρ σχεδιάζει το επόμενο φιλμ του με τη βοήθεια μιας φιλόδοξης πορνοστάρ κι ενός προβληματικού αστυνομικού. Την ίδια στιγμή, μαρξιστές επαναστάσεις, αδηφάγες επιχειρήσεις και κρυφές κυβερνητικές υπηρεσίες έχουν τα δικά του σχέδια για έναν πληθυσμό στα όρια της παράνοιας.