本（乔什•卢卡斯 Josh Lucas 饰）、凯拉（杰西卡•贝尔 Jessica Biel 饰）和亨利（杰米•福克斯 Jamie Foxx 饰）都是顶尖出色的飞行员。这天，他们接到了一项秘密任务：训练他们的新伙伴铁蛋。出人意料的是，铁蛋竟然是一架全智能的无人驾驶飞机，他们的任务就是把它训练成为锋利的尖刀。在完成一次飞行任务后，铁蛋意外被闪电击中，铁蛋因此拥有了情感了自主性。在随后的任务中，总部对当时情况进行考虑后打算放弃任务，岂料铁蛋突然飞离编队，将钻地炸弹投入了敌人的核武器库，造成一场前所未有的核灾难。　　队长本意识到这样一个智能杀人机器必须立即被摧毁，否则会给人类带来更多的灾难，他立即向总部作了汇报。聪明的铁蛋获悉他们的行动，于是一场人机追逐战展开了！

故事发生在《终结者2》10年之后，终结者又回来了。　　此时John Connor(Nick Stahl) 饰)已经22岁，他的母亲去世后，他过着隐姓埋名的生活，不愿意面对即将到来的命运。但是，命运并不以他的意志为转移，“天网”经历了两个失败之后，派出了更为先进的T-X终结者（Kristanna Loken 饰）来追杀他，人类也同样送回了T-800改良后的终结者T-850（Arnold Schwarzenegger饰）保护John。　　John巧遇了儿时的伙伴，兽医Kate Brewster（Claire Danes 饰)，Kate的父亲是美国军方“天网”系统的负责人，她本人也将成为人类叛军的副统领，理所当然成了T-X的打击对象。二人在T-850的保护下，开始了逃亡之路。　　同时，美国电脑系统病毒入侵，人类束手无策之下准备启用“天网”，一旦“天网”接管美国军方防御系统，人类将首当其冲的被消灭。　　面对已经发生的未来，John Connor和Kate Brewster决定奋起反抗，在T-850的帮助下，他们将又一次改变人类的命运。