Im Jahr 2003 überlässt der zum Tode verurteilte Mörder Marcus Wright seinen Körper dem Unternehmen Cyberdyne Systems zu Forschungszwecken. Ein Jahr später nimmt das Cyberdyne-Computersystem Skynet die Menschheit als Bedrohung seiner Existenz wahr und löst einen Atomkrieg aus.
Das Jahr 2018: Ein Großteil der Menschheit wurde durch den Krieg von Skynet ausgelöscht, die Überlebenden dienen als Arbeitssklaven oder haben sich einzelnen Widerstandsgruppen angeschlossen, um gegen die Herrschaft der Maschinen zu kämpfen.
Bei einem Angriff auf eine Satellitenkommunikationsanlage von Skynet findet der Widerstandskämpfer John Connor in einer unterirdischen Befestigung zum ersten Mal die Pläne für den T-800, dessen Entwicklung er schon lange vorausgesagt hat. Während Connor im Untergrund die Pläne sichert, werden oberhalb seine Mitkämpfer von einem Harvester (einem riesenhaften Roboter) aufgegriffen und auf ein Trägerschiff verschleppt. Connor gelingt als einzigem die Flucht. Kurz danach steigt der vormalige Todeskandidat Marcus Wright aus der Grube und zeigt sich verwirrt über seine zerstörte Umgebung. Währenddessen begibt sich Connor zum Führungs-U-Boot des Widerstands. Dort erfährt er von der Entdeckung eines Kurzwellensignals, das Maschinen in Sendereichweite ausschalten soll. Connor erklärt sich bereit, die Wirkung des Signals an verschiedenen Maschinen zu testen.
In den Ruinen von Los Angeles trifft Marcus auf den jungen Kyle Reese, John Connors Vater, und dessen Begleiterin Star, ein stummes Kind. Zusammen fliehen sie in Richtung einer Basis des menschlichen Widerstands. Auf dem Weg dahin werden Reese und das Kind von einem Harvester in ein Trägerschiff mit weiteren menschlichen Gefangenen gesteckt. Marcus kann sich retten und trifft auf die Pilotin Blair Williams, die sich kurz zuvor mit dem Schleudersitz aus ihrer abstürzenden A10 Thunderbolt retten musste. Marcus will die Skynet-Zentrale aufsuchen, um seine Freunde zu befreien. Blair erzählt ihm von John Connor, der ihm dabei helfen kann, und Marcus willigt ein, mit in Connors Basis zu kommen.
Connor testet inzwischen das Signal an einem Hydrobot (ein im Wasser agierender Roboter). Es funktioniert und man will es zur Sicherheit auch an größeren Maschinen testen. Auch ein fliegender Hunterkiller kann durch das Signal im Flug ausgeschaltet werden.
Auf dem Weg zu Connors Basis müssen Blair und Marcus durch ein Feld mit magnetischen Minen, wobei Marcus schwer verletzt wird und sich zeigt, dass er ein Cyborg ist. Die Widerstandskämpfer fürchten, dass es sich bei ihm um einen neuen Typus eines Terminators handeln könnte. In der Basis wird Marcus in Ketten gelegt und seine metallenen Körperteile untersucht. Dabei wird festgestellt, dass sich Marcus grundlegend von den anderen Terminatoren unterscheidet: er verfügt über ein menschliches Herz und ein menschliches Gehirn mit zugeschaltetem Microchip. Marcus kann seinen Zustand nicht fassen und beteuert, dass er ein Mensch sei. Da er Blair vor einer Vergewaltigung gerettet hat, vertraut sie seiner menschlichen Seite und befreit ihn. Auf der Suche nach dem entflohenen Gefangenen wird John Connor von Hydrobots angegriffen, Marcus kommt ihm jedoch zur Hilfe. Connor ist nun überzeugt, dass Marcus Gutes im Schilde führt und bittet ihn, den von Skynet gefangenen Kyle Reese zu suchen und ihm seine Position mitzuteilen.
Da Skynet die Ankunft von Marcus erwartet, lassen ihn die Verteidigungsanlagen ins Innere der festungsartigen Maschinenbasis, die im zerstörten San Francisco liegt, gelangen. In der Zentrale deaktiviert Marcus die Verteidigungsanlagen, um den Weg für Connor frei zu machen. Marcus’ Verletzungen und defekte Teile werden von Skynet geheilt und repariert. Von Skynet persönlich erfährt Marcus, dass das gefundene Abschaltsignal eine Falle war, um durch Funkpeilung das Führungs-U-Boot des Widerstands zu lokalisieren, welches von einem Hunterkiller mit einer Plasma-Waffe zerstört wird. Marcus’ Bestimmung war es, den Widerstand zu infiltrieren und dessen Position in Erfahrung zu bringen, sowie John Connor ins Innere von Skynet zu locken. Marcus will das jedoch nicht akzeptieren, reißt sich den Mikrochip von Skynet aus seinem Hinterkopf und flieht.
Connor sucht unterdessen seinen Vater Reese. Die Position von Reese, die Marcus aus dem Speicher von Skynet an Connor gesendet hat, war jedoch eine Falle und Connor wird von einem einsatzbereiten und mit menschlicher Haut bedeckten T-800 (Modell 101) überrascht. Reese, an anderer Position festgehalten, kann sich befreien.
Connor versieht die nuklearen Brennstoffzellen, welche als Energiequelle für die T-800 dienen, mit Funksprengladungen. Bei einem Kampf gegen den T-800 wird er von einer Metallstange durchbohrt. Marcus kann ihn retten und sie fliegen mit einem herbeigerufenen Hubschrauber aus der Maschinenfabrik. Star gibt Connor den Sender für die Sprengladungen bei den Brennstoffzellen; dieser zündet sie und die gesamte Basis wird zerstört. An einem sicheren Ort kann John vorerst gerettet werden, sein Herz hält jedoch nicht mehr lange durch. Marcus will seine zweite Chance nutzen und sein gesundes Herz Connor spenden. Connor überlebt und Marcus stirbt als Mensch. Sich erholend teilt John via Radio den anderen Widerstandskämpfern mit, dass diese Schlacht zwar gewonnen wurde, jedoch das Kriegsende noch weit entfernt ist.
Quelle: Wikipedia
Thema: Terminator 4 - Die Erlösung 
