超级电脑“天网”在阻止人类抵抗领袖约翰·康纳诞生的行动失败后,13年后再度出击,派出更加先进的生化机器人T-1000(罗伯特·帕特里克 饰)回到公元2029年的洛杉矶,追杀已经成长的约翰。与此同时,约翰派遣了T-800(阿诺·施瓦辛格 饰)回到过去,保护年幼的自己。此时,约翰的母亲萨拉·康纳(琳达·汉密尔顿 饰)因预言“天网”的到来而被关进精神疗养院。随着T-800的出现,萨拉和约翰在逃避T-1000的过程中,逐渐信任了这位机械保护者。为了改变未来的命运,他们联手找到了“天网”之父迈尔斯·戴森,并试图销毁一切与“天网”相关的资料,然而,多方势力的介入使得这场拯救行动变得更加危机四伏。