1999年アメリカ、ネブラスカ州。
　ターミネーターの襲撃から息子ジョン（トーマス・デッカー）を守り通したサラ・コナー（レナ・ヘディ）は、サイバーダイン社のマイルズ・ダイソン殺害犯として警察の追跡を逃れながら暮らしていた。ある日、半年ほど付き合っているチャーリーにプロポーズされたサラは、ジョンに荷造りをさせる。逃亡者は、誰かと必要以上の関係を築くことはできないのだ…。
　1999年9月6日、ニューメキシコ州。
　転入した高校で、ジョンはキャメロン（サマー・グロー）という女子生徒と親しくなる。教室に現れた代理教師クロマティ（ギャレット・ディラハント）は出欠をとり、ジョンを確認すると、脚から銃を取り出して乱射する。ジョンを助けたキャメロンはサラと合流し、自分は未来の抵抗軍のリーダーであるジョンの暗殺を阻止するために2027年から来たリプログラムド・ターミネーターだと告げる。
　サラは生き延びるため身を隠す生活を送っていたが、逃げることをやめ、運命と機械軍に対する戦いに挑むことを決意した。