Dopo l'esplosione della Jeep, il sedicesimo compleanno di John lo incita a confrontarsi sul fatto che egli è destinato a rimanere solo. Nel frattempo, dopo il massacro di Cromartie, l'agente Ellison deve affrontare sia i Federali che il proprio destino..

Cameron e Sara prendono l'iniziativa per studiare una centrale elettrica nucleare. Nel frattempo, John perde l'interesse negli studi, ma diventa più popolare nella scuola grazie alla guida di un nuovo amico.

John e Derek s'infiltrano all'interno di un'accademia militare per proteggere una persona che farà parte della futura resistenza contro i terminators. Nel frattempo durante il suo primo incarico, Ellison affronta uno spettro del suo passato.

Cameron incappa in un problema al software e perde la memoria. In seguito al guasto abbandona la famiglia Connor a se stessa. Incontra una ragazzina di nome Jody che vive per strada e che le offre un riparo. Nel frattempo l'Agente Ellison si vede con Catherine Weaver per discutere del suo futuro all'interno della Zeira Corporation.

Sarah e Derek sono messi alla prova quando Cromartie rapisce la moglie di Charley. John finisce in una posizione difficile quando si ritrova tra Cameron e Riley.

I Connors si ritrovano in stato di allerta e in strana compagnia dopo aver subito un furto a casa. Nel frattempo un Terminator sta terrorizzando Ellison, mentre un altro si sta avvicinando pericolosamente a John Connor.

Sarah e Cameron cercano di salvare una famiglia il cui destino si ricollega a quello di Derek nel futuro. Nel trattempo Jesse lotta per salvare la propria vita.

Che cosa potrà mai farsene un T-1000 di un dottore? Sarah, James e Cameron lo scopriranno non appena rintracceranno un altro nome della loro lista. Nel frattempo Derek riceve una visita a sorpresa da una donna del suo passato.

Sarah affronta un deja-vu quando i suoi incubi entrano in conflitto con la realtà creando guai per lei e John. Derek e Jesse esaminano a fondo un progetto di Skynet.

Sarah ritrova il Turco, mentre Jesse ha dei problemi con il suo piano. Tramite la Weaver, Ellison ha un incontro a sopresa con qualcuno di potente.

L'improvviso viaggio di John e Riley in Messico ha delle conseguenze letali. Nel frattempo Sarah ed Ellison si trovano finalmente faccia a faccia.

Il segreto di Cameron viene alla luce mentre un Terminator inviato nel periodo sbagliato provoca risultati catastrofici cambiando il corso della storia.

L'ossessione di Sarah per i tre puntini si fa più intensa quando si mette sulle tracce di un blogger che ha una forte conoscenza del simbolo e la Connor scopre qualcosa di inaspettato. Nel frattempo Riley si avvicina molto a John e deve affrontare Cameron.

Mentre è ferita, Sarah riceve la forza di andare avanti dalla visione di Kyle Reese, il padre di John. La Weaver intanto cerca di salvare John Henry.

Sarah, John, Cameron e Derek indagano la compagnia collegata alla fabbrica distrutta, mentre la Weaver manda un suo uomo in città alla ricerca di un potenziale sopravvissuto.

Gli incubi che affliggono Sarah la spingono a visitare una clinica del sonno e mentre si trova lì, riflette sulle motivazioni di Skynet.

Il ripresentarsi del difetto di funzionamento di Cameron porta a gravi conseguenze per tutti e Riley crede che la terminator abbia scoperto il suo segreto.

Jesse ricorda una missione che le ha cambiato la vita a bordo di un sommergibile, il Jimmy Carter. Sarah e John decidono che non possono continuare a vivere nella loro casa e fanno dei piani per abbandonarla.

Temendo per la propria vita, Sarah nasconde John in una casa sicura. Cameron e Derek cercando di lavorare insieme dopo che lei gli rivela un grosso segreto. Intanto John Henry viene corrotto.

John si avvicina moltissimo alla Weaver mentre è in missione per recuperare l'ultimo bersaglio di Skynet, ma il nuovo incontro tra Sarah ed Ellison cambia i programmi. La Weaver scopre il segreto di Ellison.

La missione in sommergibile di Jesse nel futuro prende una svolta pericolosa che ha effetti imprevisti per John, Sarah e Derek nel presente. Prima di partire, Sarah affronta Cameron e John prende una decisione difficile.

In prigione, Sarah continua ad affermare che suo figlio è morto. Intanto John è deciso a liberarla nonostante lei gli chieda di fuggire senza di lei e a chiedere l'aiuto di Cameron.