In het hedendaagse Mexico-City ontmoeten we Dani Ramos (Natalia Reyes), een 21-jarige bandwerkster in een autofabriek.
De wereld van Dani wordt op z’n kop gezet door de confrontatie met twee vreemden: een futuristische, onverwoestbare, van vorm veranderende, geavanceerde Terminator-machine, een Rev-9 (Gabriel Luna), die terug in de tijd is gereisd om haar te vermoorden; en Grace (Mackenzie Davis), een futuristische supersoldaat uit die terug is gestuurd om Dani te beschermen.
Tijdens een snelle achtervolging door de stad worden ze in hun gevecht geholpen door Sarah Connor (Linda Hamilton).
Wanneer het trio erachter komt dat de onbekende bondgenoot in Texas is, gaan ze op weg, maar de Rev-9 Terminator zet een meedogenloze achtervolging in.