En 1961, en pleine guerre froide, les Américains déploient des sous-marins nucléaires à portée de Léningrad et Moscou. Pour contrer cette menace, les Russes terminent la construction du sous-marin lance-missiles K-19. L'équipage est soumis à un rude entraînement imposé par le commandant Vostrikov. Les relations de ce dernier avec son second, Polenin, sont mauvaises. Près des côtes américaines, le sous-marin subit une très grave avarie. Coupés du monde, Vostrikov et ses hommes doivent affronter une fuite dans la zone du réacteur avec des moyens dérisoires.
Le leader de la résistance, John Connor, envoie le sergent Kyle Reese dans le passé, afin de protéger sa mère, Sarah Connor, et de préserver l’avenir de l’humanité. Des événements inattendus provoquent une fracture temporelle. Sarah et Kyle se retrouvent dans une nouvelle version du passé. Ils y découvrent un allié inattendu : le Guardian. Ensemble, ils doivent faire face à un nouvel ennemi cybernétique. La menace a changé de visage.