T-X是未来天网制造的最新超级智能机器人杀手。她的任务是前来绞杀约翰康纳以及未来人类的另外几位领袖，其中包括康纳的妻子凯特·布鲁斯特（Kate Brewster，克莱尔-丹尼斯饰，Claire Danes）。
T-X虽然外表美丽无比，但却是个冷酷无情的杀手。而且她比前面任何一个型号的终结者都要更强、更快、更危险、更具毁灭性。
同一时刻另一个终结者机器人带着他的使命来到了这里。T-850（阿诺德-施瓦辛格饰，Arnold Schwarzenegger）由于在2032年刺杀约翰康纳而被人类捕获，改造之后被送至2004年以保护青年康纳和还仅仅是一个普通兽医的凯特·布鲁斯特。
凯特·布鲁斯特的父亲正是天网的总指挥。在经过一系列追杀和逃亡之后，凯特·布鲁斯特决定帮助约翰-康纳说服父亲停止启动天网。但是当两人来到天网研究基地时为时已晚，天网由于病毒的攻击提前启动，机器人暴动了。后悔莫及的布鲁斯特将军（凯特·布鲁斯特的父亲）告诉约翰康·纳和凯特·布鲁斯特若想关闭天网必须去一个已经被废弃的旧基地（水晶峰）后死去了，于是，约翰·康纳和妻子凯特·布鲁斯特最后赶到了那里，而在之后发现这里实际上是国家领导人和政府要员的避难所而非天网的核心（此时的天网并没有核心）。
为了阻止康纳和布鲁斯特穿过防爆门，T-X阴魂不散地追踪而来。最终，T-850牺牲自己体内仅有的一枚氢电池将T-X炸碎，随后T-850和T-X的残骸被基地的大门压毁。
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