Ένας νεαρός ταλαντούχος προγραμματιστής επιλέγεται από έναν δισεκατομμυριούχο επιχειρηματία-εφευρέτη να γίνει ο αποκλειστικός μάρτυρας ενός πρωτοποριακού πειράματος. Απομονωμένος μαζί του σε ένα μυστικό εργαστήριο, πρέπει να αξιολογήσει την Έιβα, ένα θηλυκό ρομπότ με τεχνητή νοημοσύνη.
Έπειτα από τρία χρόνια τα οποία περνά μόνος σε μια σεληνιακή βάση εξόρυξης, ο Σαμ Μπελ είναι έτοιμος να επιστρέψει στη Γη. Οι παραισθήσεις και η έλλειψη συγκέντρωσης, όμως, τον οδηγούν σ' ένα παρ' ολίγον μοιραίο ατύχημα. Όταν συνέρχεται από αυτό βρίσκεται "αντιμέτωπος" με μια νεότερη, πιο επιθετική μορφή του εαυτού του.
Ο ειδικός στους υπολογιστές Χάνον Φούλερ έχει ανακαλύψει κάτι τρομερά σημαντικό. Πρόκειται να ανακοινώσει την ανακάλυψή του στο συνάδελφό του, Ντάγκλας Χωλ, αλλά μαθαίνοντας πως κάποιος τον κυνηγάει, ο ηλικιωμένος άνδρας αφήνει ένα γράμμα στον παράλληλο κόσμο που έχει δημιουργήσει μέσα στον υπολογιστή του, ο οποίος είναι αντίγραφο της δεκαετίας του 1930 με φαινομενικά κανονικούς ανθρώπους που έχουν πραγματικά συναισθήματα.
Ο Σαμ Φλιν, ο τεχνολογικά έμπειρος και τολμηρός γιος του Κέβιν Φλιν, ερευνά την εξαφάνιση του πατέρα του και παρασύρεται στον ψηφιακό κόσμο. Με τη βοήθεια της ατρόμητης Κόρα, πατέρας και γιος ξεκινούν ένα ταξίδι ζωής και θανάτου, μέσα σε ένα εκπληκτικό ψηφιακό σύμπαν ενάντια αδίστακτους κακοποιούς που είναι διατεθειμένοι να κάνουν τα πάντα προκειμένου να εμποδίσουν τη φυγή τους.
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
Έτος 2018: η Ημέρα της Κρίσης είναι πια παρελθόν και ο στρατός των Εξολοθρευτών, καθοδηγούμενος από το δίκτυο Skynet, έχει τον πλήρη έλεγχο, σκοτώνοντας ή συλλαμβάνοντας ανθρώπους από τις ερημωμένες πολιτείες. Ο μοναδικός άνθρωπος που πίστευε στη Ημέρα της Κρίσης, ο Τζον Κόνορ (Κρίστιαν Μπέιλ), καλείται να αναλάβει τις ευθύνες του για τη σωτηρία του ανθρώπινου γένους. Κι ενώ μέχρι τώρα είχε ελπίδες ότι η ανθρωπότητα μπορεί να κερδίσει τον πόλεμο, ένα νέο στοιχείο κλονίζει την πίστη του: ένας άγνωστος από το παρελθόν, ο Μάρκους Ράιτ (Σαμ Γουόρθινγκτον), εμφανίζεται ξαφνικά, με μοναδική τελευταία ανάμνηση τη θανατική του καταδίκη. Ο Κόνορ θα πρέπει να αποφασίσει αν μπορεί να εμπιστευτεί τον Μάρκους. Αλλά καθώς το Skynet εφαρμόζει νέες μεθόδους για να κατατροπώσει την Αντίσταση, ο Κόνορ και ο Μάρκους θα πρέπει να υιοθετήσουν μια κοινή στάση για να εισχωρήσουν στο δίκτυο και να αντιμετωπίσουν κατά πρόσωπο τον εχθρό.