«Терминатор: Генезис» — фильм о киборге-убийце, который был отправлен из будущего, чтобы уничтожить Сару Коннор, мать лидера сопротивления человеческому виду в войне с машинами. В фильме показано несколько сюжетных линий, которые развиваются параллельно.
В первой из них Сара Коннор (Эмилия Кларк) живёт в Лондоне и работает медсестрой. Она пытается забыть прошлое и начать новую жизнь, но однажды к ней приходит Джон Коннор (Джейкор Смит), который утверждает, что он её сын из будущего. Он рассказывает ей о том, что человечество находится на грани уничтожения и что только она может спасти мир. Сара не верит ему, но вскоре она оказывается втянутой в борьбу с машинами, которые пытаются уничтожить её и её близких.
Во второй сюжетной линии Кайлер Реис (Джейсон Кларк) — бывший солдат, который живёт в Лос-Анджелесе и работает механиком. Он случайно находит Риз (Эмилия Кларк), которая оказывается дочерью Сары Коннор. Риз рассказывает Кайлеру о том, что она тоже из будущего и что ей нужно найти своего отца, чтобы предотвратить катастрофу. Кайлер соглашается помочь ей и вместе они отправляются на поиски Джона Коннора.
В третьей сюжетной линии Грейс (Наталия Рейес) — молодая девушка, которая живёт в будущем и работает в секретной лаборатории. Она занимается разработкой новых технологий для борьбы с машинами. Однажды она случайно находит устройство, которое может отправить её в прошлое. Грейс решает воспользоваться им и отправляется в прошлое, чтобы встретиться с Сарой Коннор и помочь ей в борьбе с машинами.
В четвёртой сюжетной линии выясняется, что Кайлер Реис и Грейс — это один и тот же человек, который живёт в разных временных линиях. В одной из них он помогает Саре Коннор, а в другой — борется с машинами вместе с Риз.