故事发生在《终结者2》10年之后，终结者又回来了。此时JohnConnor(NickStahl)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（KristannaLoken饰）来追杀他，人类也同样送回了T-800改良后的终结者T-850（ArnoldSchwarzenegger饰）保护John。John巧遇了儿时的伙伴，兽医KateBrewster（ClaireDanes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，JohnConnor和KateBrewster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。

偏僻的俄罗斯驻防军区，两列火车相撞爆炸。随即发生了一场匪夷所思的核爆炸，俄罗斯境内造成重大伤亡。美国白宫反核走私情报部门的朱莉亚·凯利（妮可·基德曼 Nicole Kidman饰）博士怀疑这起核意外并非偶然发生的事故。为了追查这起爆炸的始末，查明背后的真相，朱莉亚与陆军特种部队的少尉托马斯·威尔（乔治·克鲁尼 George Clooney饰）受命展开调查。他们在艰苦的调查中，竟发现了一个惊天大阴谋。一名冒充政客的核恐怖分子已携带核弹头进入美国本土，欲炸毁设在纽约的联合国总部。

四个拥有不同生活轨迹的少女，喜爱摄影用镜头记录一切的女孩麦蒂（海蒂·布雷斯 Hedy Burress 饰），胆小内向的丽塔（珍妮·刘易斯 Jenny Lewis 饰），出身富有家庭却总是遭到父亲痛打的戈尔迪（清水珍妮 Jenny Shimizu 饰）以及女孩比奥莱特（莎拉·罗森博格 Sarah Rosenberg 饰），本在艺术学校过着一如既往的校园生活。然而这循规蹈矩的日子，都被一个突然来到这里的流浪少女“Legs”（安吉丽娜·朱莉 Angelina Jolie 饰）打破了。软弱的丽塔遭到男老师的性骚扰却不敢言语，Legs挺身而出为其解围。很快，五位女孩成为了朋友，叛逆不羁的Legs成为“恶女帮”的领袖。她们将郊野外一间废弃的旧屋作为秘密基地。她们开始抗争、反叛，她们开始寻找各自的自我，然而这条追寻绝对自由的道路却渐渐偏离了原有的轨迹。