Terminator: Dark Fate tiene lugar después de los eventos de Terminator 2, cuando Sarah Connor continúa su lucha contra los robots asesinos enviados desde el futuro. Un nuevo Terminator extremadamente peligroso, el Rev-9, es enviado para asesinar a Dani Ramos, quien desempeñará un papel crucial en el futuro de la humanidad. Para proteger a Dani, la resistencia del futuro envía a Grace, una guerrera mejorada cibernéticamente, al pasado.

Sarah Connor aparece inesperadamente para ayudar a Dani y Grace, y las tres buscan el origen de unos misteriosos mensajes que han ayudado a Sarah a cazar Terminators durante años. Descubren que el remitente es el T-800 (Carl), el mismo que mató a John Connor, quien ahora ha desarrollado conciencia y vive oculto como un humano común.

En la batalla final en una planta hidroeléctrica, el grupo une fuerzas para enfrentarse al Rev-9. Grace se sacrifica, y Dani, junto con Sarah y Carl, logran destruir al Rev-9, aunque Carl también es destruido en el proceso. La película termina con Dani decidida a prepararse para el futuro, continuando la misión de proteger a la humanidad de la amenaza de la inteligencia artificial.