Anos depois de a IA senciente Skynet ter assumido o controle global em 2022, a resistência humana continua sua luta contra as máquinas. Após uma escaramuça brutal, Eiko, uma guerrilheira japonesa, captura um Terminator, que é o ciborgue assassino de elite da Skynet. Ela obtém informações vitais sobre seus objetivos, permitindo que a resistência a envie ao passado para alterar o curso da história.
Em agosto de 1997, poucos dias antes do iminente ataque nuclear conhecido como Judgment Day, Malcolm Lee está desenvolvendo Kokoro, uma IA avançada destinada a proteger a humanidade. Conforme a data da destruição se aproxima, um Terminator viaja ao Japão para eliminar Malcolm e seus filhos antes que Kokoro atinja a autoconsciência. Malcolm deve garantir que sua invenção não se desvie de seu propósito e chegue à mesma conclusão fatal que a Skynet em relação à extinção humana.