Depois da prisão de Sarah Connor, John tem que tomar muito cuidado já que o agente do FBI encarregado do caso quer encontrá-lo e mandá-lo para uma instituição governamental. Mesmo na prisão, Sarah consegue que um padre a visite e pede que ele lhe faça um favorzinho. Já Weaver quer que Ellison a ajude a contatar John Connor.

John encontra um celular com a foto de Savannah Weaver e decide investigar qual é a relação da menina com os mercenários que tentaram lhe matar. Apesar da sua amizade com Savannah estar cada vez maior, John Henry está obcecado em encontrar o seu "irmão".

Após os últimos acontecimentos os Connors decidem recomeçar a vida em outro local e enquanto Derek e Cameron são obrigados a trabalharem juntos, Sarah deixa John no esconderijo de Charlie, a única pessoa em que ela confia. Os técnicos acham que John Henry colocou a vida de Savannah Weaver em perigo depois de sofrer uma pane, porém mais tarde eles descobrem que na verdade a máquina teve o seu sistema invadido por alguém ou algo que queria "matá-lo".

Desconfiado de tudo e de todos, John decide ir até o necrotério para ver o corpo da Riley e assim tirar suas próprias conclusões. Em suas lembranças mais profundas Jesse se recorda dos fatos de sua última missão em Serano Point e o que a motivou a viajar no tempo para destruir a amizade entre John Connor e Cameron.

Mesmo sendo inocente, Cameron tem que provar a todo momento, que não foi culpada pelo assassinato da Riley. Além de ajudar com a mudança, John ainda tem que lidar com seus sentimentos de perda. A pequena Savannah Weave acha John Henry, e os dois iniciam uma perigosa brincadeira. Desesperado, Ellison se vê obrigado a entrar num jogo de vida ou morte com a máquina para descobrir aonde a garotinha está escondida. Derek é obrigado a pagar a fiança de Jesse depois que ela briga com um grupo de pilotos da marinha.

Recuperada, Riley tem alta do hospital e vai até a casa dos Connors, pois teme que seu segredo seja revelado. Depois de elaborar um plano para conseguir informações sobre a Skynet, Derek pede que Jesse o ajude. Ao descobrir que Derek está agindo por conta própria, Sarah fica irritada e só pensa em tirar satisfação. Os constantes defeitos em Cameron podem colocar a vida de todos em perigo.

Sem dormir há semanas, Sarah se interna numa clínica do sono. Durante a recuperação seus pesadelos a levam para uma realidade paralela, onde ela é sempre capturada, interrogada e dopada por alguém que deveria estar morto. Insegura e desconfiada, Sarah acha que a clínica é mais um negócio de fachada da Skynet e passa a investigar a enfermeira chefe.

Em homenagem aos mortos da fábrica que explodiu misteriosamente é marcada uma vigília em um ponto avançado do deserto, que servia de base para os seus funcionários e familiares. Os Connors acreditam que misturando-se aos moradores locais, eles conseguirão todas as respostas para as suas dúvidas, porém não são os únicos à procura de algo.

Mesmo sabendo de todos os riscos que estaria assumindo, John leva Riley ao hospital depois que ela tentou se matar. Gravemente ferida e longe de casa, Sarah conta com a ajuda imaginária de Reese, pai de John, e da médica que sequestrou para ajudá-la a extrair a bala que está alojada em sua perna. Para Derek sobra a missão de limpar todas as pistas que Sarah deixou durante suas investigações sobre os três pontos.

Sarah não consegue esquecer a marca, em sangue, deixada na parede de sua casa, e em busca da verdade ela acaba numa conferência de ovnis. Durante o evento Sarah descobre que um ser humano pode ter desenvolvido o material usado nos endoesqueletos das máquinas de inteligência artificial e sai a sua procura. Em casa John procura alguma maneira de mostrar para sua mãe que ele não é mais um bebê. Aos poucos o misterioso passado de Riley é revelado. Num primeiro momento Ellison se recusa a "ensinar" a máquina de inteligência artificial que sua empresa vem treinando.

Há seis meses Sarah encontrou, protegeu e escondeu os membros da família Fields da Skynet, que os queria mortos. Agora, impossibilitada de socorre-los, Sarah pede que Derek faça todo o possível para ajudar as mulheres da família Fields que estão escondidas em uma garagem. Durante a realização de sua tarefa, Derek relembra de fatos importantes de um missão que executou no futuro.

Cameron descobre que uma máquina passeou pela Terra durante os anos 20. Curiosa, ela fica obcecada em descobrir qual era sua missão e como ela desapareceu. Com muito esforço, Riley enfim tira John de casa, porém ela o mete em uma confusão durante uma festa na casa do Mike.

Enquanto John, Sarah e Cameron investigam a Dakara Sistems, uma empresa de computação que está à procura grandes investidores para seus projetos de inteligência artificial, Derek descobre a verdade sobre a volta de Jesse. Ellison está cada vez mais desconfiado e passa a fazer perguntas para sua chefe.

Enquanto John e Cameron se dirigem para o deserto do México para destruírem o esqueleto do Cromartie, Jesse e Derek estão tentando descobrir se o homem que ela aprisionou é um "informante" da Skynet vindo do futuro. Adoentada, sarah está tendo alucinações.

Sem nenhuma explicação Ellison é salvo da morte por Cromartie que está cada vez mais próximo de achar John. A casa dos Connors é assaltada e além de roubarem dinheiro e diamantes os ladrões levam importantes documentos sobre a resistência humana. Desesperados com as conseqüências que estes documentos podem causar se caírem em mãos erradas, Sarah, Derek e Cameron saem a caça dos bandidos, já John é obrigado a ficar em casa e arrumar toda a bagunça. Ellison é preso acusado de assassinato.

John, Sarah e Cameron estão empenhados em investigar o Dr. Sherman, um terapeuta familiar que teve o seu nome escrito em sangue na parede da casa dos Connors. Já Jesse, a namorada de Derek e uma das combatentes da resistência humana contra as máquinas, desertar e volta do futuro para procurá-lo.

Desconfiados que Martin Bedell, futuro membro importante da resistência humana, está correndo perigo de vida os Connors decidem protegê-lo. Como há duas pessoas com o mesmo nome, Sarah e Cameron irão proteger um enquanto John e Derek vão atrás do outro, que estuda numa academia militar. Sem desconfiar de nada, o ex-agente Ellison está prestando serviços para a poderosa senhora Catherine Weaver, que é na verdade uma máquina enviada do futuro para garantir a construção da Skynet.

Em pane Cameron fica desmemoriada e acaba detida para averiguação depois de causar uma confusão num supermercado. Durante o defeito pistas de seu passado vem à tona. Na cadeia a robô conhece Jody, uma garota de rua que vê a chance de tirar vantagem da nova amiga depois que são liberadas. Sarah relembra de seu passado enquanto acompanha sua vizinha até o médico.

Michelle é seqüestrada por Cromartie. Desesperado e sem saber a quem recorrer Charlie pede ajuda a Sarah. Afastado do trabalho desde do acidente que vitimou vários de seus amigos, Ellison recebe uma proposta para atuar na iniciativa privada.

Enquanto John é obrigado a ir a escola, Sarah, Cameron e Derek vão investigar uma usina nuclear. Ellison acaba contando toda a verdade sobre o fim do mundo para a esposa de Charlie, que fica apavorada. Na escola John faz amizade com Riley.

Cameron tem a integridade de seu chip comprometida depois que seu carro explode, e com isso sua missão passa de proteger John para caçá-lo e matá-lo. Enquanto o agente James Ellison tem que explicar a seus superiores como um cidadão comum é responsável pela morte de 20 agentes treinados, Catherine Weaver, presidente de uma grande empresa, está usando todos os meios, legais e ilegais, para por as mãos no turco.

John fica triste com a morte de Jordan, uma menina do colégio que cometeu suicídio. Cameron descobre que Cromartie está de volta e trabalha arduamente na missão de caçar e matar John. Deduzindo que o robô irá roubar uma carga de Coltan, John, Sarah e Cameron decidem surpreendê-lo. Os planos dos Connors de atacar Cromartie são adiados quando a carga de Coltan é roubada por militares. Enquanto procuram pela carga roubada, John se separa de Cameron e Sarah.

Enquanto Cameron e John vão para escola, Sarah vai atrás da esposa de Miles Dyson, pois ela pretende descobrir quem deu continuidade ao Skynet, programa de computador que irá declarar guerra a raça humana. Suas investigações a levam até Andy, um vendedor de celulares que há alguns anos fez estágio com Dyson. O agente Ellison chega até Carlos, o sobrinho de Enrique, já Cromartie, o robô assassino, dá início a sua reconstrução.

Cameron tem sucesso em sua primeira missão e consegue transportar John e Sarah até o ano de 2007. Após 3 dias escondidos, a exterminadora leva Sarah para obter novas identidades junto a quatro integrantes da resistência que foram enviados de volta. No local, elas encontram três deles mortos e um exterminador, que foge depois de lutar com Cameron. Sem muitas opções elas procuram Enrique, um velho amigo de Sarah, que já foi muito útil no passado. Entediado de ficar preso em casa, John sai para dar uma voltinha.

Sarah Connor e seu filho, John, futuro líder da resistência humana, vivem escondidos no interior dos Estados Unidos. Apesar da aparente tranqüilidade, eles sabem que nunca terão paz, já que as máquinas de inteligência artificial do futuro não descansarão enquanto não matá-los. Fugitiva de um manicômio e suspeita de matar o futuro criador da Skynet, sistema de computadores que vai declarar guerra ao mundo, Sarah ainda tem na sua cola o obcecado agente do FBI Richard T. Jones. A guerra contra as máquinas tem novo inicio quando Cromartie, um andróide assassino, localiza John e tenta matá-lo, mas o garoto é salvo por Cameron, uma andróide que foi enviada do ano de 2027, para protegê-lo.