ג'ון קונור (אדוארד פרלונג) הוא נער מרדן עם כישורי רכיבה על אופנועים ותשוקה למשחקי וידאו, שמסתיר את גורלו כעתיד מנהיג ההתנגדות האנושית למכונות. אמו, שרה קונור (לינדה המילטון), מאושפזת בבית חולים פסיכיאטרי לאחר שניסתה להזהיר את העולם מפני יום הדין המתקרב, שבו מכונות ישתלטו על האנושות. במקביל, הטרמינייטור (ארנולד שוורצנגר) חוזר – אך הפעם לא כמתנקש, אלא כמגן שמטרתו להגן על ג'ון מפני האיום החדש והמסוכן: טי-1000 (רוברט פטריק), דגם מתקדם של טרמינייטור שמסוגל לשנות צורה ולהיות כמעט בלתי ניתן להשמדה.
הטרמינייטור והנער המורד מוצאים את עצמם במירוץ נגד הזמן להציל את שרה ולהפחית את הסכנה הגדולה שמאיימת על עתיד האנושות. הם מגלים שמיילס דייסון (ג'ו מורטון), מהנדס בחברת טכנולוגיה, מחזיק שבב קריטי שיכול להוביל ליצירת יום הדין. כדי למנוע את האסון, שלושת הגיבורים יוצאים למשימה מסוכנת להשיג את השבב ולהשמיד אותו, תוך כדי בריחה מהטי-1000 הרודף אחריהם ללא הפסקה. ד"ר סילברמן (ארל בוהן), פסיכיאטר המטפל בשרה, מלווה את העלילה ומוסיף מימד אנושי לסיפור המתוח. במהלך המאבק, ג'ון מתמודד עם זהותו ועם האחריות הכבדה שמונחת על כתפיו, בעוד הטרמינייטור לומד להעריך את ערך החיים האנושיים. כל רגע במרדף בין מכונה לאדם הוא קריטי, וההחלטות שהם מקבלים ישפיעו על עתיד האנושות כולה. המאבק בין טוב לרע מגיע לשיאו כשהם נאבקים לשרוד ולהשפיע על גורל העולם, כשכל טעות עלולה להביא ליום הדין.
