從《終結者1》開始，天網(wǎng)就已經(jīng)意識到無法對抗反抗軍，于是他們決定回到1984年，前去阻止康納的誕生，以從根源解決反抗軍的問題。故事得從很久之前說起

1997年8月29日，三十億人口失去了性命，他們都死于天網(wǎng)制造的核爆炸，而那場戰(zhàn)爭的幸存者稱這一天為「審判日」。

至此，人類與機器人拉開了曠日持久的戰(zhàn)爭，天網(wǎng)是人類制造的自動防衛(wèi)系統(tǒng)，可是它后來覺醒自主意識，認為人類是破壞地球的害蟲，想啟動核彈，將人類統(tǒng)統(tǒng)鏟除，然而有一部分幸運的人類，躲過了那場有預謀的核打擊，他們之中有一部分人被抓入了集中營，一部分人建立了反抗軍，一直與天網(wǎng)做著對抗。

雖然天網(wǎng)一直占領者上風，可是那些反抗軍十分頑強，根本無法全部消滅，于是天網(wǎng)想到一個一勞永逸的辦法，那就是派一個機器人，前往1984年，去刺殺反抗軍領袖的母親莎拉，與此同時，康納也已經(jīng)刺探到天網(wǎng)的真實意圖，于是他派出自己的心腹戰(zhàn)士——凱爾，前往1984年，去保護自己的母親。

T-800剛回到過去，他就先手錘翻了一群混混，并搶下他們的衣服，穿在自己的身上，結果招惹來一群警察。同時期，凱爾也隨著一道雷電閃過，降臨到洛杉磯，而那群剛來的警察，誤將他當做歹徒，一直追著他跑，他一個急轉彎甩掉了那群警察。為了完成任務，T-800直戳槍店，搶下店里最猛的長槍，并將老板射殺。

由于天網(wǎng)對康納的母親知之甚少，所以T-800穿越到1984年時，他只知道刺殺目標的名字和城市，根本不知道她的長相，因此，他只能殺光城市里所有名叫莎拉的人。他首個目標，就盯上了一個名叫莎拉的藍衣女人，那個女人剛打開房門，就被他連射數(shù)槍，悶殺在家。隨后電視臺就報道了女人之死的新聞，真正的莎拉也看了那個新聞，還被同事嘲諷。沒過多久，又有一名叫莎拉的女人被殺，結果這起連環(huán)殺人的奇案，被列為重點案件。

同時期，莎拉也感覺不妙，她已經(jīng)明白殺手是沖著她來的，于是她慌張從公司逃走，來到一個酒吧，準備給家里人打電話。

瞬息之間，T-800再次干掉一個同名同姓之人，繼續(xù)翻閱電話本以后，直沖酒吧而去，準備對酒吧的莎拉動手，他掃描完酒店所有人，直接將目標鎖定為躲在暗角的莎拉，莎拉抬頭那一刻，就被紅外線瞄準眉心，千鈞一發(fā)之際，凱爾突然從人群中出現(xiàn)，先手射中T-800的胸口，T-800倒地之后，人群亂成一鍋粥，莎拉想趁機逃走，可是T-800已經(jīng)起身，繼續(xù)朝四周不斷四射，凱爾再次一槍射倒T-800，趁著T-800昏迷的片刻，凱爾拉著莎拉一同逃出酒吧，上了一輛黑色的小轎車，但是T-800卻一直窮追不舍，甚至一拳就擊碎了前擋風玻璃。

危急關頭，凱爾一腳蹬死油門，駕車逃走。而T-800也搶下一輛車，繼續(xù)跟著他們追，最后兩人再甩開T-800之后，凱爾將他從未來穿越來的真相，告訴了莎拉，甚至還將審判日的核戰(zhàn)也全盤交代，可是莎拉一開始對他根本不相信，只是將他當成一個瘋子。隨著警察的到來，他們再次被警隊追擊，盡管凱爾一直在玩命逃跑，可是后來還是被警車圍堵住了。

隨之，兩人一同被抓入警局，莎拉根本沒事，很快就被放了，而凱爾卻被審問很久，他即便交代清楚了自己來自未來的秘密，還是被當成一個偏執(zhí)狂對待，一直關押在牢房。同時他們還出動了30個警力，貼身保護莎拉，可是T-800很快就闖入了警局，架起雙槍一路狂掃，幾乎殺光了途中所有的警察，他全身刀槍不入，沒有人可以阻擋他進攻的腳步，幸虧莎拉比較敏感，剛聽到槍聲，就提前逃走，躲在一個暗角，同時凱爾也順手將她帶走，兩人一同駕車逃走，當T-800從陽臺看到他們時，已經(jīng)為時已晚。

他們兩人一路瘋狂飆車，一起來到一個廢棄廠房，結果莎拉發(fā)現(xiàn)凱爾手臂中槍，開始為他包扎傷口，因此，兩人也互生情愫，開始說出自己的心事。經(jīng)過這些波折之后，莎拉也慢慢開始相信凱爾，并且還向凱爾問了一些未來的事情，凱爾也為她講了一些關于康納的事情。第二天，天剛亮，他們一同住入酒店，同時T-800也躲在一個旅館，為自己治療好傷口，并直接挖下了自己的義眼，處理完傷口之后，帶上墨鏡，從電話中套出莎拉的地址，繼續(xù)駕車長驅直入，前去旅館尋找莎拉。

莎拉由于這段時間與凱爾相處太久，兩人的關系不斷升溫，最后凱爾終于表達出他真實的想法，原來他在未來世界，第一次看到莎拉的照片時，就愛上了莎拉，當時莎拉那種傷感的樣子很迷人，他回到1984年，就是為了莎拉而來。莎拉聽到他這一番傾吐之后，也感動落淚，但是凱爾還是克制住了自己的感情，可是莎拉卻從背后，一把將他擁入懷中，兩人干柴遇到烈火，一瞬間就糾纏一起，滾完了床單。從這里開始，莎拉就已經(jīng)懷孕，并且體內(nèi)孕育出了康納的胚胎。

后來由于T-800發(fā)現(xiàn)他們的地址，因此，他們再次從旅館提前逃走，當T-800進入旅館之后，房內(nèi)已經(jīng)人去樓空，而他們已經(jīng)開著汽車開始逃亡，T-800也不再遲疑，直接騎上摩托車，追擊他們，為了阻擊T-800，凱爾和莎拉互換座位，莎拉開始開車，凱爾不斷朝T-800仍他自制的炸彈，可是炸彈的威力很小，根本傷不到T-800，反而被他將自己打傷，最后T-800直接撞上他們，他們也因此翻車，而T-800被大油罐車碾到車下，他那一身鋼鐵之軀，卻毫發(fā)未傷，于是他搶下老板的油罐車，瘋狂飆車，猛沖到莎拉身后，一直追著她撞。莎拉根本沒法甩掉他，在生死命懸一線之時，凱爾將雷管塞入車廂，瞬間油罐車就被引爆，T-800也被卷入火海，最后全身的皮膚和肌肉被燒成灰燼，只剩下一身鋼鐵骨架。

莎拉望著倒在火海的骨架，以為他已經(jīng)死了，才松了一口氣。沒想到他瞬間又站起來了，并且拖著他受傷的小腿，一直朝他們撲來，兩人覺察到情況不妙，立即遁入工廠內(nèi)，并關閉鐵門，可是T-800一直在用身體撞擊大門，而他們?yōu)榱烁蓴_T-800的進攻，將廠內(nèi)的所有機器都打開了，沒過多久，T-800就撞開了大門，而此時凱爾已經(jīng)暈倒，莎拉不斷呼叫他，都無法喚醒，最后她硬是拽著凱爾逃走，T-800也是眼尖手快，瞬間就鎖定他們的位置，并將他們逼入一個死胡同之內(nèi)，凱爾不斷用鐵棍抽打他，都沒法傷到他，最后他為了拖住T-800，直接將雷管塞入T-800身體里，直接引爆，盡管雷管將T-800的身體炸得四分五裂，可是他還是沒有死透，一直朝莎拉爬去。

莎拉看到他移動的身體，簡直是毛骨悚然，也一直朝外爬去?？墒荰-800最后還是追上了莎拉，莎拉眼看命懸一線，直接將鐵門拉下，將他擋住，并且啟動液壓機，直接將他壓成鐵餅，至此，T-800才徹底死亡。莎拉也被救援者拉走，而凱爾已經(jīng)死亡。

當莎拉從醫(yī)院出來時，已經(jīng)肚子變大，即將臨產(chǎn)，她在路過加油站時，一對父子幫她拍下一張照片作為紀念，那張照片上的她，臉上有一絲淡淡的悲傷，而這張照片最后一直被她兒子康納收著，也是康納后來給凱爾的那張照片，凱爾也是因這張照片，才愛上她的。一切如同是一個閉環(huán)的系統(tǒng)，無始無終。