Truyện xảy ra bắt đầu là từ Kyle Reese, cái ngày định mệnh khi cả thế giới bước vào Ngày Phán Xét. Bố mẹ và anh chị em của cậu đều đã chết trong sự kiện đó, cô đơn và lạc lõng cậu lang thang khắp nơi trước sự truy kích của Skynet và đạo quân tay sai mang biệt danh Kẻ Hủy Diệt. May mắn thay trong một lần lạc đường xuống một đường cống ngầm, cậu đã gặp John Connor và được anh cứu thoát trước khi bị giết bởi một Kẻ Hủy Diệt. Từ đây Kyle Reese và John Connor trở thành cặp bài trùng không thể tách rời từ nhỏ cho đến lớn trong cuộc chiến chống Skynet đang trên đường đi đến đoạn kết.

Năm 2029 / Khởi nguồn cuộc du hành thời gian

John Connor sau nhiều năm cuối cùng cũng trở thành lãnh đạo chống quân đoàn Skynet, cậu biết rằng khi thời điểm đến Skynet sẽ phái một Kẻ Hủy Diệt mang mã hiệu T-101 về quá khứ để giết Sarah Connor nhằm ngăn chặn chiến thắng của cậu trong tương lai. Vì vậy để đón đường trước, John Connor đã cho quân đem đánh một trại tập trung nơi mà cỗ máy thời gian được giấu ở đó, tuy nhiên mọi việc vẫn được sắp xếp theo trình tự thời gian đó là dù John Connor có chiến thắng Skynet vào thời điểm đó thì T-101 vẫn được gửi về thời điểm năm 1984 để giết Sarah Connor.

Biết không thể ngăn chặn được T-101 trở về quá khứ, John Connor đã hỏi tất cả các chiến sĩ của cậu là ai có thể lên đường quay về quá khứ để cứu mẹ anh ta. Lúc đó Kyle Reese đã bước ra đảm nhận trọng trách này, và John Connor đã cho cậu biết chút ít về mẹ của cậu và giấu đi chuyện Kyle Reese là cha của cậu sau này. Sau khi Kyle Reese bước lên cỗ máy thời gian, có một chuyện không hay đã xảy ra, một người máy T-5000 đã bước đến tấn công John Connor trước mắt của Kyle Reese. Từ đây một dòng thời gian khác đã được chép đè vào ký ức của anh, nó báo trước một điều khủng khiếp sắp xảy đến.

Năm 1984 / Khởi nguồn The Terminator

(Thời điểm này tái hiện lại một vài phân cảnh đầu trong Kẻ hủy diệt 1, tuy nhiên từ đây, dòng thời gian đã bắt đầu thay đổi khi Kẻ hủy diệt bảo vệ Sarah Conner được gửi về sớm hơn cùng với T-1000 để giết Kyle Reese và khiến anh gặp Sarah. Điều này dẫn cũng đến việc anh đã không bị hy sinh như ở phần 1.)

Bị đưa về thời điểm năm 1984, Kyle Reese gặp một ông già và lấy chiếc quần của ông ấy. Lúc này một tay cảnh sát xuất hiện đuổi theo anh, Kyle Reese nhanh chóng lừa lấy súng của tay cảnh sát. Hắn ta bất ngờ tấn công anh trong dạng người máy T-1000, do nhanh tay Kyle thoát được cuộc tấn công và chạy vào trong một tòa nhà gần nhất. Tại đây anh lấy được cái áo và đôi giày trong khi T-1000 đang truy lùng.

Quay lại thời điểm T-800 trở về năm 1984, sau khi hạ cánh hắn đã chạm mặt với Kẻ hủy diệt, người bảo vệ Sarah Conner- lúc này đã già. Bị tấn công bất ngờ T-800 lao vào đánh nhau, và sớm áp đảo được ông khi ông đang bị vướng vào thành lan can. May mắn thay Sarah Conner xuất hiện và bắn một phát đạn Barrett M82 xuyên thủng ngực người máy T-800 đốn hạ hắn.

Kyle Reese sau khi lấy được quần áo, anh sớm bị tấn công bởi người máy T-1000 lần nữa nên phải bỏ chạy xuống tầng dưới tòa nhà. Tại đây anh bị hai cảnh sát tóm lấy, tuy nhiên một người đã không may mắn khi bị T-1000 giết, người còn lại thoát nạn khi được Kyle Reese cứu. Ngay lúc này Sarah Conner lái xe đến giải thoát cho Kyle Reese và thoát ra khỏi đó, T-1000 lúc này nhanh tay ném một phần mảnh của mình vào bám vào chiếc xe của Sarah Conner để theo dấu. Trên xe Kyle Reese lần đầu tiên được gặp Kẻ hủy diệt mà Sarah Conner thường gọi là Bố Già, cả hai có những bất đồng quan điểm vào lúc này vì Kyle Reese vẫn chưa quên cách thức làm việc của những người máy hủy diệt đó là tạo niềm tin, xâm nhập và giết.

Trong lúc đi xe về nơi trú ẩn, Bố Già phát hiện ra sự bám đuôi của T-1000. Họ đã đẩy lùi cuộc tấn công đầu tiên trước khi về khu vực được lên theo kế hoạch, tuy nhiên T-1000 đến quá sớm hơn so với quy định. Hắn sử dụng một phần nhỏ của mình để tái tạo lại não bộ của cái xác của T-800, điều này đã khiến cho cả nhóm bị tách ra khi T-1000 lo giết Sarah và T-800 lo giết Kyle. Kyle Reese may mắn khi tránh được cuộc truy kích điên cuồng của T-800, lần cuối trước khi bị hắn giết bằng một cú đấm thì anh đã lấy được khẩu Barrett M82 trong lúc tẩu thoát bằng cách bắn bay đầu của T-800. Còn Sarah đối diện với T-1000 giả dạng làm Kyle Reese, do đã chuẩn bị từ trước với hàng chục thùng chất lỏng ăn mòn kim loại giấu trên trần nhà nên T-1000 bị mắc bẫy và bị phân hủy. Tuy nhiên do sống dai nên trong hình hài cuối cùng hắn vẫn thoát được với lần cuối tấn công Sarah, lúc này bố già xuất hiện tóm và đưa hắn trở lại khu vực chất lỏng và kết liễu nốt đời của T-1000. Xong việc bọn họ đem nốt gã T-800 vào một bể chất lỏng và nấu chảy hắn ra trước khi bắt đầu một kế hoạch khác, đó là du hành đến tương lai xa hơn để ngăn chặn ngày Skynet ra đời qua một ký ức chưa được xác định của Kyle Reese qua một thông điệp " Genisys chính là Skynet ".

Do năm 1984 không có công nghệ tân tiến để du hành thời gian, vì vậy họ phải lấy chip của T-800 để kích hoạt cỗ máy thời gian qua một giao thức phức tạp mà chỉ có tương lai mới làm được. Tuy nhiên có một việc là Bố Già không thể đi theo Kyle Reese và Sarah Conner do trong lúc giết T-1000 phần chất lỏng ăn mòn đã khiến cơ quan thiết bị máy móc của ông bị lòi ra ngoài, và việc du hành thời gian sẽ giết chết ông ngay khi ông làm điều đó cùng Kyle Reese và Sarah Conner. Vì vậy họ phải đi một mình đến tương lai.

Năm 2017/ Kỷ nguyên của Genisys "Ngoại truyện Terminator 2: Judgment Day"

Bị đưa đến năm 2017, Kyle Reese và Sarah Conner bị cảnh sát kết tội đánh bom giữa xa lộ vì ảnh hưởng do hoạt động của dịch chuyển thời gian và bị đưa đến một bệnh viện gần nhất. Tại đây họ gặp một viên sĩ quan tên O'Brien, một trong hai người cảnh sát còn sống sót sau cuộc đụng độ tại cửa hàng quần áo năm 1984 cùng Kyle và người máy T-1000. Từ đây mọi chuyện về sự tiến hóa của Skynet bắt đầu được tiết lộ.

Trước hết bằng một cách nào đó công ty Cyberdyne đã được hỗ trợ phát triển một loại công nghệ tên Genisys, tất cả công nghệ đó chính là những thứ mà chúng ta dùng hiện nay đến từ điện thoại thông minh và thứ đó khiến con người mê mệt quên hết đi những thứ xung quanh khi chỉ dán mắt vào màn hình điện thoại. Điều tiếp theo là Danny Dyson hiện nay đã thay bố của mình là Miles Dyson điều hành công ty Cyberdyne, trên hết anh ta còn làm việc với một đối tác mà không rõ là ai.

Khi Kyle Reese và Sarah Conner tìm cách thoát thân khỏi bệnh viện, họ đã gặp John Conner. Anh nói từ tương lai đến đây để giúp mẹ của mình, trên đường tẩu thoát Bố Già đã xuất hiện rồi tấn công và bắn gục John Conner trước mặt Kyle Reese và Sarah Conner. Từ đây một Kẻ Hủy Diệt T-3000 đã xuất hiện dưới hình hài của John Conner, và mọi thứ bắt đầu trở nên sáng tỏ hơn từ cái ngày mà Kyler Reese du hành thời gian. Ngay sau khi Kyler du hành về 1984, T-5000 - nhân dạng của Skynet - đã tấn công John Conner và biến đổi cơ thể anh ta thành một người máy hủy diệt với dạng nguyên tử máy móc và chính hắn đã thúc đẩy chương trình Genisys diễn ra sớm hơn.

Thấy được mức độ nghiêm trọng do T-3000 tạo ra, Kyle Reese và Sarah Conner lập tức bỏ chạy cùng Bố Già. Tuy nhiên T-3000 vẫn đuổi theo bọn họ tới nơi trú ẩn và khiến bọn họ phải bỏ chạy lần nữa. Trong thời gian này Bố Già cho biết đã tìm được cách trị T-3000 bằng một cục nam châm lấy từ loa phát thanh. Việc này có thể ngăn chặn T-3000 biến hình trong một hoàn cảnh nhất định, tuy nhiên không được lâu vì vậy phải có kế sách khác. Trong cuộc truy sát của T-3000, Kyle Reese, Sarah Conner và Bố Già bị cảnh sát bắt lại khi ở trên cầu. Họ bị đưa đến sở và làm việc xác nhận với gia đình Kyler Reese - khi đó cậu mới 12 tuổi. Khi viên sĩ quan tên O'Brien xuất hiện, T-3000 bắt đầu tấn công và O'Brien đã giúp cả ba chạy trốn bằng trực thăng.

Do biết chương trình Genisys chính là Skynet nên mục tiêu phá hủy Cyberdyne đã được lên kế hoạch vì thời gian kích hoạt chương trình không còn nhiều, cả ba lái máy bay đến đó. Nhưng T-3000 vẫn không chịu bỏ cuộc cho đến khi Bố Già lao ra khỏi máy bay ngăn T-3000 chậm lại. Khi đến được Cyberdyne, Bố Già lại một lần nữa ngăn chặn T-3000 đã đến trước để cho Kyle Reese và Sarah Conner có thời gian đặt mìn khắp sở Cyberdyne lúc này là cả một cỗ máy thời gian khổng lồ. Tuy nhiên mọi chuyện không được như mong đợi, T-3000 đã túm được Sarah Conner và phá điều khiển kích hoạt nên họ phải phá hủy Cyberdyne theo một cách khác. Bố Già chiến đấu với T-3000 rất lâu mà không có cách tiêu diệt. Nhờ sự hỗ trợ từ Kyler Reese và Sarah Conner, ông ném T-3000 vào cỗ máy du hành thời gian. Lúc này ông yêu cầu cả hai kích hoạt và ngăn không cho T-3000 thoát ra ngoài để Kyler Reese và Sarah Conner có điều kiện tới nơi trú ẩn. T-3000 cố gắng trốn thoát nhưng Bố Già đã thành công trong việc giữ hắn ta ở trong cỗ máy mà không kịp tái tạo cơ thể, còn ông đã bị hủy hoại mạnh bởi T-3000 và bị văng xuống khu vực nguyên liệu chế tạo người máy hóa lỏng trước khi Cyberdyne nổ tung và T-3000 bị tiến trình du hành thời gian hủy diệt.

Kết thúc phim Kyle Reese và Sarah Conner trốn trong hầm trú ẩn an toàn sau vụ nổ, Bố Già xuất hiện dưới dạng phiên bản nâng cấp T-1000 và cứu cả hai ra ngoài. Họ đến gặp Kyle Reese trẻ, và từ đây tình cảm giữa Kyle và Sarah được đề cập. Cuộc chiến chống Skynet hoàn thành, kết thúc tương lai u ám của dòng thời gian cũ cho một thế giới hòa bình và tốt đẹp hơn.

Sau đoạn kết / Genisys vẫn sống

Đoạn phim ẩn sau phần giới thiệu cuối phim cho mọi người thấy sau khi Cyberdyne sụp đổ, một khoang bí mật chứa một quả cầu nằm phía bên dưới vẫn còn nguyên, tại đây quả cầu bắt đầu được tái kích hoạt báo hiệu cho thấy Skynet vẫn còn sống. Và tương lai cho thấy sự tiếp diễn về sự kiện Ngày Phán Xét vẫn chưa được thay đổi.