Die Prophezeiung hat sich erfüllt und die Erde wird im Jahr 2018 von den Maschinen regiert. Einzig John Connor (C. Bale), der Anführer des Widerstandes, sieht noch Hoffnung und nimmt den Kampf gegen die Maschinen auf. Doch auch diese haben gelernt und seinen biologischen Vater Kyle Reese (A. Yelchin) in ihrer Gewalt. Nun muss John schnell reagieren, damit er ihn befreien kann, denn sonst hat er keine Möglichkeit ihn in die Vergangenheit zuschicken und würde somit nie gezeugt werden. Zusammen mit dem mit menschlichen Gefühlen ausgestatteten Prototypen des T-800, der ein Abbild des Schwerverbrechers Marcus Wright (S. Worthington) ist, bricht er zu einer fast ausweglosen Rettungsaktion ins Herz von Skynet auf …