Drama, mistério, acção e amores eternos, ligam-se através de uma única história que se desdobra em múltiplas linhas temporais, ao longo de 500 anos. As personagens conhecem-se e voltam a reunir-se de uma vida para a próxima. Nascem e renascem. As ações e escolhas individuais têm consequências e impactos entre si no passado, presente e futuro distante. Uma alma é moldada de assassino a herói, e um simples acto de bondade tem repercussões ao longo de séculos, tornando-se na inspiração de uma revolução.

2049. George Almore, especialista em robots, está à beira de uma descoberta. Instalado num complexo remoto e secreto, tem trabalhado no modelo dum andróide que é um verdadeiro equivalente humano. O mais recente protótipo deste, o J3, está praticamente terminado. O J3 é o aperfeiçoamento de dois protótipos anteriores, o J1 e o J2. Cada um dos protótipos é uma versão cada vez mais avançada da sua esposa, Jules, que morreu num violento desastre de viação.Motivado pelo seu amor por Jules, George desviou secretamente o foco do seu trabalho, desenvolvendo os robots com o objetivo de criar um simulacro da falecida mulher.

Quando John Connor, líder da resistência humana, envia o Sargento Kyle Reese de volta a 1984 para proteger Sarah Connor e salvaguardar o futuro, uma série de eventos inesperados criam uma fratura na linha do tempo. Agora, o Sargento Reese encontra-se numa nova e desconhecida versão do passado, onde se depara com improváveis aliados, como o Guardião, perigosos inimigos e uma inesperada missão: reiniciar o futuro.