1999, wenige Jahre nach den Ereignissen in Terminator 2 (Terminator 2 : Judgement Day). Sarah Connor (Lena Headey) hat unter dem neuen Namen Sarah Reese (klingelts?) mit ihrem Sohn John (Thomas Dekker) ein neues Leben angefangen. Alles könnte gut werden, hat sie doch mit Charley Dixon (Dean Winters) einen Mann gefunden, der sie liebt, für John wie ein Vater ist und ihr gerade einen Heiratsantrag gemacht hat. Doch sie lebt in ständiger Furcht, von der Polizei, die sie wegen der Zerstörung von Skynet und der vermeintlichen Ermordung von Miles Dyson sucht, gefunden zu werden. Noch größere Angst hat sie allerdings davor, dass ein neuer Terminator kommen könnte. Nach einem fürchterlichen und realistischen Albtraum, packt sie Hals über Kopf ihre Sachen, schnappt sich John und verlässt ihren Verlobten, um sich in einem Kaff in New Mexiko zu verstecken. Ein Fehler. Der enttäuschte Charley geht zur Polizei und der Name Sarah Reese landet im Computer. Das ruft nicht nur den FBI-Agenten James Ellison (Richard T. Jones), der ihr seit zwei Jahren auf der Spur ist, auf den Plan, sondern auch einen Terminator (Owain Yeoman), der hinter den Connors her ist. Er sucht getarnt als Aushilfslehrer Johns neue Schule auf und eröffnet das Feuer. Nur durch das Eingreifen seiner hübschen Mitschülerin Cameron (Summer Glau) kann John entkommen. Die ist in Wirklichkeit eine Terminatrix, gesendet aus der Zukunft, um John zu schützen und den Ursprung von Skynet zu finden. Denn trotz der Zerstörung im Jahr 1997 und des Todes von Dyson wurde der Supercomputer gebaut. Er ging nur zeitlich verzögert im Jahr 2011 in Betrieb und die Apokalypse nahm ihren Lauf. Auf der Flucht vor Ellison und dem Terminator machen sich Sarah Connor, John und Cameron daran, erneut die Zukunft zu verändern.
S01E02 - Der Verräter
Sarah Connor (Lena Headey), ihr Sohn John (Thomas Dekker) und Terminatrix Cameron (Summer Glau) sind per Zeitreise vom Jahr 1999 ins Jahr 2007 gesprungen. Dort müssen sie sich erst einmal eine neue Identität zulegen. Cameron sucht mit Sarah deswegen vier Soldaten auf, die vom John Connor der Zukunft zurückgeschickt wurden, um sie auf ihrer Mission zu unterstützen. Doch sie finden nur vier Leichen vor, von denen sich eine als Terminator entpuppt. Nach einem kurzen Kampf flüchtet dieser, als er Cameron als höherwertiges Modell erkennt. Um nun doch an neue Identitäten zu kommen, muss Sarah mit Enrique Scalceda (Tony Amendola), einem alten Freund aus ihrer Vergangenheit (Terminator 2 lässt grüßen), Kontakt aufnehmen. Da John derweil nicht zu Hause eingesperrt sein will, beginnt er die neue Welt zu erkunden und schnüffelt dabei seinem Fast-Stiefvater Charley Dixon (Dean Winters) hinterher. Was alle noch nicht ahnen: Der Kopf des Terminators aus dem Jahr 1999 mit dem Auftrag John zu töten, wurde durch die Zeitmaschine ins Jahr 2007 geschleudert, wo seine Gebeine schon auf ihn warten.
S01E03 - Der Türke
John (Thomas Dekker) und Cameron (Summer Glau) verbringen ihren ersten Tag an der neuen Schule, um die Tarnung nicht zu gefährden. Dass sich die Zeiten geändert haben und Metalldetektoren am Eingang stehen, die bei dem Metallskelet einer noch so hübschen Terminatrix natürlich reagieren, ist da schnell das geringste Problem. Sarah (Lena Headey) beginnt derweil mit den Akten der toten Widerstandskämpfer die Suche nach dem Ursprung des neuen Skynets. Über Terrisa Dyson (Charlayne Woodard) kommt sie dabei auf das Computergenie Andy Goode (Brendan Hines). Könnte der junge Mann, der heute sein Geld als Handyverkäufer verdient, aber einst bei Cyberdyne Systems tätig war, der Erbauer des neuen Skynets sein? Und wenn ja, kann Sarah dann den sympathischen Mann töten?
S01E04 - Der Golem
Cameron (Summer Glau) hat herausgefunden, dass Cromartie (nun: Garret Dillahunt) noch lebt und seine Mission, John (Thomas Dekker) zu finden und zu töten, fortsetzen wird. Sarah (Lena Headey) will daraufhin alle Sachen packen und wieder fliehen, doch John möchte den Spieß umdrehen. Auch noch geplagt von dem Selbstmord einer Mitschülerin, den er nicht verhindern konnte, will er nicht mehr weglaufen, sondern nun seinerseits Cromartie aufspüren und zerstören. Cameron hat auch eine Spur: Eine Ladung Coltan, jenes Metall, aus welchem die Terminatoren-Skelette bestehen, kommt im Hafen an und Cromartie könnte das Metall gebrauchen, um sich zu reparieren. Doch am Zielpunkt angekommen, gibt es eine Überraschung. Die Ladung wird wirklich gestohlen, doch von einem ganz anderen Terminator (Brian Bloom).
S01E05 - Das Schachspiel
Cromartie (Garret Dillahunt) nimmt die Jagd auf Sarah (Lena Headey) und John (Thomas Dekker) auf. Er befragt getarnt als FBI-Agent Sarahs Ex-Verlobten Charley Dixon (Dean Winters) und dessen Frau Michelle (Sonya Walger). Sarah bekommt derweil einen Anruf von Andy (Brendan Goode). Er hat seinen intelligenten und lernenden Schachcomputer neu gebaut und nimmt nun an einem Turnier teil. Der Gewinner soll einen Vertrag vom Militär erhalten. Ist der „Turk“ doch der Vorläufer von Skynet und muss Sarah nun Cameron (Summer Glau) erlauben, Andy zu töten? Und noch jemand interessiert sich für Andy und beobachtet aus dem Schatten heraus das Turnier: der vierte Widerstandskämpfer aus der Zukunft (Brian Austin Green).
S01E06 - Von Menschen und Maschinen
Um dem schwer verletzten Derek Reese (Brian Austin Green) zu helfen, sah John (Thomas Dekker) keine andere Möglichkeit, als Sarahs (Lena Headey) Ex-Verlobten Charley (Dean Winters) um Unterstützung zu bitten. Der kämpft nun um Dereks Leben während Cameron (Summer Glau) die Reste des zerstörten T-888 vernichtet. Zwischenszenen schildern Dereks Vergangenheit in der Zukunft bis zu den Tagen, als sein Bruder Kyle (Jonathan Jackson) spurlos verschwand.
S01E07 - Die Hand Gottes
Derek (Brian Austin Green) hat sich von seiner Verletzung erholt, doch von Dmitri Shipkov (Mark Ivanir) fehlt jede Spur. Auch wenn Derek eigentlich verlangt, dass Cameron (Summer Glau) aus der Gruppe entfernt wird, soll sie noch einmal die Aufgabe übernehmen, Shipkov zu finden. Sie schleicht sich dazu in die Ballettgruppe von Shipkovs Schwester Maria (Angela Gots) ein. Sarah (Lena Headey) sucht derweil die Hand des zerstörten T-888, die sich im Besitz von Agent Ellison (Richard T. Jones) befindet. Bei der Durchsuchung von dessen Haus stößt sie auf Videos von ihren Verhören in der Nervenheilanstalt in Pescadero durch Dr. Silberman (Bruce Davison). Sarah macht sich auf den Weg zu diesem, doch auch Ellison sucht Silberman auf.
S01E08 - Vicks Chip
Terminator Cromartie (Garret Dillahunt) intensiviert seine Bemühungen, John Connor (Thomas Dekker) zu finden und sucht die Schulen ab. Derweil sieht Derek Reese (Brian Austin Green) seinen Verdacht bezüglich Cameron (Summer Glau) bestätigt. Er findet heraus, dass sie den Gehirnchip des T-888 nicht wie behauptet zerstört, sondern behalten hat.
S01E09 - Der Todesbote
James Ellison (Richard T. Jones) stößt auf eine Spur zu Terminator Cromartie (Garret Dillahunt) und dessen Tarnung als FBI-Agent. Sarah (Lena Headey), John (Thomas Dekker), Derek (Brian Austin Green) und Cameron (Summer Glau) wollen den „Turk“ kaufen, um ihn außer Gefecht setzen zu können. Doch der vermeintliche Inhaber (Craig Fairbrass) geht nicht nur brutal zur Sache, sondern dreht den Spieß um und erpresst die vier.