Querendo respostas sobre a volta dos exterminadores em suas vidas, Sarah e John decidem parar de fugir e deter o criador da Skynet. Eles são auxiliados por Derek, tio de John, e Cameron, uma exterminadora que se passa por irmã de John, tem como missão protegê-lo. Entretanto, o agente James Ellison procura a família Connor com a convicção de que Sarah está louca. Com o desenrolar da trama, eles precisam evitar que a Skynet seja criada por Catherine Weaver, uma T-1001 infiltrada em uma empresa de alta tecnologia.