从未来回到九十年代的机器人T-800，他的任务是保护长大后会成为领袖的小帅哥约翰·康纳和他的母亲莎拉。而比他先进的T-1000也不露声色地追杀过来，两位正邪机器人为相同的目标展开一场生死搏斗。这次，机器人主脑者派出最先进的T-1000型终结者，回到约翰·康纳的童年时期，预备杀死约翰，使未来人类世界群龙无首。约翰·康纳得知消息，立即派另一名终结者乘坐时光倒流机，赶回现代，保卫童年时期的自己。在现代，约翰与养父母同住。生母莎拉因言行怪异，且攻击造成机器人猖厥的电脑公司，因而被当成精神病患，住进病院。T-1000型杀害了约翰的养父母，然后变成养父母外形欲诱杀约翰，幸好终结者赶到，救出约翰。T-1000的另一个目标是莎拉，不料亦遭到终结者和约翰的破坏。莎拉和约翰决意消灭制造机器主宰者和T-1000型的塞柏电脑公司，一阵恶斗后，电脑公司被炸成一片火海。然而，T-1000型仍穷追不舍，将莎拉等人逼入钢铁厂，并将终结者打成重伤。

未来世界中，工程工人道格拉斯（Arnold Schwarzenegger 饰）被持续的梦境困扰，那是一系列发生在红色火星上的体验。道格拉斯在广告上发现了回忆旅行公司的介绍，虽然同事警告他这种虚拟旅行可能会危害人类的大脑，但比起亲自去一趟充斥着反政府武装的火星，回忆旅行公司确是一个不错的选择。道格拉斯如愿接受了回忆旅行的服务，但是虚拟记忆的过程突然出现错误，自此一系列不可思议的经历出现在道格拉斯的身上，先是妻子劳瑞（Sharon Stone 饰）向他发起攻击并承认自己是监视道格拉斯的间谍，后来有陌生人出现帮助他逃脱并指出他是火星独裁者针对反政府武装派出的特工，结果因为一名女子梅丽（Rachel Ticotin 饰）改变了立场……道格拉斯动身前往火星，那里有一切的谜底，或者一切又只是梦境一场？