הסרט מתחיל בחורבות לוס אנג'לס בשנת 2029. לאחר מלחמה גרעינית, המכונות הממוחשבות שהשתלטו על העולם מנסות לחסל את שארית המין האנושי. העלילה עוברת ל-1984, כששני גברים עירומים מגיחים מתוך הפרעות חשמליות במקומות שונים בעיר לוס אנג'לס. הגדול והחזק מביניהם (ארנולד שוורצנגר), משיג בגדים ונשק ופותח במסע הרג, במהלכו הוא רוצח את כל הנשים בספר הטלפונים העונות לשם "שרה קונור". כשהוא מנסה לחסל את שרה קונור האחרונה ברשימה (לינדה המילטון), צעירה העובדת כמלצרית, עוצר בעדו הגבר השני (מייקל בין), שאסף נשק אף הוא. הוא ממלט את קונור בבהילות מן הפאב בו איתר אותה המחסל, כשהלה דולק אחרי שניהם.
המושיע המסתורי של קונור מציג עצמו בפניה ואומר לה כי הוא קייל ריס, חייל אשר נשלח מן העתיד כדי להגן עליה. האיש המנסה להרגה הוא "מחסל", רובוט מתוחכם דמוי אדם שנשלח אף הוא מזמנו של ריס. בעתיד, מערכת ממוחשבת בעלת בינה מלאכותית בשם "סקיינט" השתלטה על העולם, והיא מנסה להשמיד את הגזע האנושי. סקיינט הייתה אחראית על ההגנה האווירית של ארצות הברית בשעתו, ובחודש אוגוסט1997 החלה לפתח מודעות עצמית. בני האדם ניסו לכבות אותה והיא פעלה בניסיון להגן על קיומה. המערכת שיגרה את ארסנל הנשק הגרעיני של ארצות הברית לעבר ברית המועצות וגרמה למלחמה גרעינית כוללת. מיליארדים מתו, והשרידים ניצודו על ידי צבא הרובוטים של סקיינט. ג'ון קונור, בנה העתידי של שרה, עתיד להוביל את בני האדם לניצחון על המכונות. המכונות מנסות לשנות את ההיסטוריה על ידי בניית מכונת זמן, ושליחת "מחסל" לעבר כדי להרוג את שרה קונור לפני שג'ון ייוולד, ובכך למנוע את עצם קיומו אי-פעם ואת ניצחון האנושות. לאחר שהמורדים השתלטו על מתחם המכונה, ג'ון קונור שלח את ריס מן העתיד במטרה להגן על אימו. המחסל אינו מרגיש כאב והוא חסר רגשות. מכונת הזמן מאפשרת לשלוח בחזרה רק רקמות חיות או עצם עטוף בהן (כמו ה"מחסל" עצמו), מה שמנע מריס להביא עמו נשק משוכלל מן העתיד. קייל אומר לשרה שהוא בספק אם כלי הנשק של המאה ה-20 חזקים מספיק על מנת לעצור את המחסל, העשוי משלדת מתכת.
אחרי שקייל מסיים לספר את סיפורו, מגיח המחסל שנית ונפתח מרדף אשר מוביל למעצרם של קונור וריס בידי המשטרה. בתחנת המשטרה, ריס מנסה להסביר את הרקע להתרחשויות. החוקרים המומים מסיפורו של ריס, ומערבים פסיכולוג משטרתי אשר קובע שסיפורו של ריס נובע ממחשבות שווא פרנואידיות. המחסל מגיע לתחנת המשטרה ואומר את משפטו המפורסם "עוד אשוב" ("I'll be back"), רגע לפני שהוא יוצא במסע הרג נוסף ברחבי המבנה, כאשר הוא הורג את כל מי שנקלע לדרכו, כולל 17 שוטרים. ריס מצליח להשתחרר ונמלט יחד עם קונור מהתחנה. הם מוצאים מסתור בבית מלון קטן, שם ריס מלמד את קונור כיצד להרכיב פצצות מאביזרים ביתיים. קונור מביעה ספק ביכולתה להפוך לגיבורה האגדית שהיא אמורה להיות בעתיד לפי תיאוריו, שאימנה את בנה בקפידה כדי שיהיה למנהיג תנועת ההתנגדות האנושית. היא שואלת את ריס אם הוא מאוכזב ממנה והאם היה מאוהב אי פעם. הוא עונה בשלילה לשתי השאלות, ומודה בפניה שהוא מאוהב בה. קונור מגלה שגם היא חשה כלפיו אהבה והם מתעלסים.
בבוקר שלמחרת מאתר אותם המחסל, יורה בריס ופוצע אותו. במרדף בו דולק המחסל בעקבותיהם על אופנוע, מצליחה קונור להפילו ולדרוס אותו. המחסל, פצוע וחבול כולו משתלט על מכליתגז דליק, וממשיך במרדף. הם זורקים את מטען הצינור שהרכיבו במלון ומפוצצים את המשאית. קונור וריס מאמינים בתחילה כי המחסל הושמד באש, אך זו רק חושפת את שלד הפלדה מתחת לבשרו שנשרף. הם נמלטים לתוך מפעל רכב. ריס מקריב את חייו כשהוא מניח מטען על גוף המחסל, אך על אף שהפיצוץ כורת את רגלי המכונה, היא מוסיפה לזחול לעברה של שרה הפצועה, המגלה שהיא נקלעה לתוך מכבש הידראולי. היא מפעילה את המכונה, המרסקת את המחסל, המחוסל סוף סוף.
בסוף הסרט, קונור נוסעת למקסיקו, כאשר היא בהיריון מתקדם. היא מקליטה את עצמה על גבי קלטות שמע, אותן היא מתכננת להשמיע לבנה, שנהרה בלילה שבילתה עם קייל שישה חודשים קודם לכן. ילד קטן מצלם אותה במצלמת פולארויד. אותה תמונה הועברה בעתיד מג'ון לריס כדי שהוא יוכל לזהות אותה. שרה יוצאת מתחנת הדלק ונוסעת לעבר האופק, בו נראית סערה מתקרבת מכיוון ההרים, ובכך מסתיים הסרט.
