公元2029年，经过核毁灭的地球已由电脑“天网”统治，人类几乎被消灭殆尽。剩下的人类在领袖约翰康纳的领导下与电脑英勇作战，并扭转了局面。“天网”为了改变这一切，制造了时光逆转装置，派遣终结者人型机械人T-800回到1984年， 去杀死约翰的母亲康纳莎拉，以阻止约翰的诞生。约翰发现了一这阴谋，攻占了实验室， 战士卡尔雷斯自愿通过时间通道回到1984年保护莎拉。
T-800是个有肌肉，血液等人类特性的机械战士。它来到洛杉矶，按照电话簿追杀名叫康纳莎拉的女人，但真正的那个莎拉却在危急关头被雷斯所救。但是警察却将雷斯作为恐怖分子抓了起来。没有人相信雷斯所说的关于未来世界和战争的话，认为他是个疯子。T-800闯进了警局，警察根本不堪一击。所幸雷斯逃了出来，把莎拉带到了郊外，面对事实的经历，莎拉终于相信了雷斯。
在汽车旅馆中，雷斯向莎拉吐露了长久的爱意，两人拥抱着上床做爱，原来雷斯就是约翰的父亲。T-800找到了他们，雷斯与莎拉带着做好的炸药管逃走。在追逐中，雷斯机智地炸毁了T-800驾驶的油罐车，T-800被烈火吞没了，但雷斯却受了重伤。然而，T-800并未被毁灭，它的人类外壳被烧去了，露出了由微电脑控制的超合金机械骨骼。T-800追杀两人进了工厂，雷斯舍命用最后一枚炸药毁掉了T-800的下半身，但残余的T-800仍然不忘追杀莎拉。最终，莎拉用计将T-800困在液压机里，将它压成了一堆废铁。
半年后，未来的领袖就要出世了。莎拉继承了雷斯的遗志，为培养儿子做各种准备。前方的路还很长……
那场核战争夺去了30亿人的生命，劫后余生的人们又得面对另一个强大的敌人：被称作“天网”的完全智能化计算机系统。为彻底击败人类，T-800任务失败后的10年,“天网”再次派遣液态金属机器杀手T-1000回到二十世纪末的洛杉矶，企图杀死当时尚处少年的未来人类抵抗力量领袖约翰·康纳。
未来的约翰·康纳也派遣一名机器人保镖终结者T-101回到过去保护自己。T-101奉命救出了在精神病医院的约翰母亲莎拉。为改变人类的命运，约翰、莎拉、T-101找到了“天网”系统的研究者—西伯汀公司的技术总监西尔伯曼博士，并说服他前往公司销毁一切有关“天网”的资料。西伯尔汀公司的研究室被彻底炸毁。
而约翰母子和T-101也在炼钢厂与强大的T—1000展开了最后的决战。故事的结尾，人类和机器共同消灭了先进的T-1000，人性与金属在完美的结合中发挥的淋漓尽致，正如莎啦所说：“不可知的未来向我们涌来，我看到了一丝希望，如果机器人也能明白生命的可贵，我想我们也能够。”
在1992年的时候，约翰和他的母亲萨拉终于将建设中的天网捣毁。预定中1997年的那场灾难，因此并没有发生。“命运并非前定”，然而，他们是已经避免了那未来的噩梦，或者仅仅是将他推迟了呢？
时间到了2003年，约翰在萨拉死后，独自一人沉浸在噩梦中，他偶然与少年时代认识的女孩再次重逢，这时，在洛杉矶的闹市区，两位终结者先后登场，来自未来的最高级的杀人机器T-X有着比起前任T-1000有过之无不及的系统，可以变化成各种先进武器，甚至可以感染控制其他的机械，而人类所派回的保护者则是升级了的T-850。他们先后找到约翰，T850告知他，距离天网觉醒的时间不到一天，和他们一同逃命的女孩则注定要成为约翰的妻子、未来人类最后的精神领袖。
在与终结者抗争的过程中，约翰终于明白，一切的产生并非因“天网产生自觉，发动战争毁灭人类”，因为天网是网络中的病毒，根本不可能被关闭，因此“审判日”也不可避免……该来的终于来了，T系列的机器人开始T-1、T-0开始了对人类的屠杀，被打得残缺不全的阿诺慷慨赴死，而终结了无数生命的TX也终于被别人终结，影片的最后，约翰拿起了通话器，在那一刻，他开始了地球领袖的生涯…….
