一对理想主义的年轻夫妇获得了一个逼真得令人惊叹的机器人，机器人的帮助使他们无忧无虑，但随着他们日渐亲近，他们对人性的感知将会改变。

影片以世界末日事件发生后人们被迫陷入极度孤立的场景为背景。一对父子（莫耶饰）与世隔绝，他们已经与世隔绝 20 年，却遇到了一个外来人（西尔弗斯通饰），后者威胁要摧毁他们所建立的乌托邦。

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故事发生在《终结者2》10年之后，终结者又回来了。此时JohnConnor(NickStahl)饰)已经22岁，他的母亲去世后，他过着隐姓埋名的生活，不愿意面对即将到来的命运。但是，命运并不以他的意志为转移，“天网”经历了两个失败之后，派出了更为先进的T-X终结者（KristannaLoken饰）来追杀他，人类也同样送回了T-800改良后的终结者T-850（ArnoldSchwarzenegger饰）保护John。John巧遇了儿时的伙伴，兽医KateBrewster（ClaireDanes饰)，Kate的父亲是美国军方“天网”系统的负责人，她本人也将成为人类叛军的副统领，理所当然成了T-X的打击对象。二人在T-850的保护下，开始了逃亡之路。同时，美国电脑系统病毒入侵，人类束手无策之下准备启用“天网”，一旦“天网”接管美国军方防御系统，人类将首当其冲的被消灭。面对已经发生的未来，JohnConnor和KateBrewster决定奋起反抗，在T-850的帮助下，他们将又一次改变人类的命运。