В 2029 году Скайнет, мощная система искусственного интеллекта, посылает новую модель Терминатора, Т-1000 (Роберт Патрик), в 1995 год с заданием убить Джона Коннора (Эдвард Ферлонг), когда тот был еще ребенком. Джону Коннору суждено возглавить человеческое сопротивление против Скайнет в будущем. Т-1000 - это высокотехнологичная модель, сделанная из жидкого металла, которая может имитировать любого, к кому прикоснется, ремонтировать себя и менять форму оружия.
Чтобы защитить юного Джона, человеческое сопротивление посылает перепрограммированного Терминатора Т-800 (Арнольд Шварценеггер), ту же модель, что и в первом фильме. Джон, его мать Сара Коннор (Линда Гамильтон) и Т-800 должны уклониться от неумолимого Т-1000. Сара, которая была помещена в психиатрическую лечебницу после попытки взорвать компьютерную фабрику, сначала настороженно относится к Т-800, но вскоре понимает, что он пришел на помощь.
Находясь в бегах, они также пытаются предотвратить Судный день - апокалиптическое событие в будущем, когда Скайнет обретает самосознание и нападает на человечество. Они планируют убить Майлза Дайсона (Джо Мортон), ученого, чьи исследования в конечном итоге приведут к созданию Скайнет. Однако после встречи с ним и рассказа о том, к какому мрачному будущему приведет его работа, Дайсон добровольно помогает им уничтожить его исследования, чтобы предотвратить создание Скайнет.
Кульминация фильма - схватка с Т-1000 на сталелитейном заводе. Несмотря на передовые возможности Т-1000, Т-800 удается победить его, столкнув в чан с расплавленной сталью, в результате чего он расплавляется. Однако Т-800 приходится пожертвовать собой, чтобы уничтожить все технологии, которые могли бы привести к созданию Скайнет. Он позволяет опустить себя в расплавленную сталь, оставляя Сару и Джона смотреть в будущее с надеждой изменить его.
