À Los Angeles en 1984, un Terminator, cyborg surgi du futur, a pour mission d'exécuter Sarah Connor, une jeune femme dont l'enfant à naître doit sauver l'humanité. Kyle Reese, un résistant humain, débarque lui aussi pour combattre le robot, et aider la jeune femme...

Un commando de la Marine américaine débarque à bord de la station de forage sous-marine DeepCore, afin de porter secours à un sous-marin échoué dans les profondeurs. L'équipe de Bud Brigman accueille ces nouveaux arrivants, ainsi que Lindsey, future ex-femme de Bud. Alors que les travaux de récupération commencent autour du submersible naufragé, l'équipage de DeepCore doit faire face à des phénomènes inexpliqués. Et s'ils n'étaient pas seuls, dans les abysses?

En 2029, après leur échec pour éliminer Sarah Connor, les robots de Skynet programment un nouveau Terminator, le T‐1000, pour retourner dans le passé et éliminer son fils John Connor, futur leader de la résistance humaine. Ce dernier programme un autre cyborg, le T‐800, et l’envoie également en 1995, pour le protéger. Une seule question déterminera le sort de l’humanité : laquelle des deux machines trouvera John la première ?