Ha pasado una década desde que John Connor ayudase a evitar el Día del Juicio Final - El día en que las máquinas de alta tecnología de Skynet comenzaron a ser independientes y a destruir la raza humana. Pero llegó el 29 de agosto de 1997 y no pasó nada a pesar de las dos ocasiones en que Skynet trató de asesinar a Connor y declarar la guerra a la humanidad. Ahora, con 22 años, Connor vive "fuera de circulación"... sin casa, sin tarjetas de crédito, sin teléfono y sin trabajo. No hay rastro de su existencia. No hay forma en que Skynet pueda rastrearlo. Hasta que fuera de las sombras del futuro se encuentra T-X, la máquina de matar ciborg más sofisticada de Skynet. Esta máquina es tan brutal por dentro como bella por fuera, y ha sido enviada de vuelta al pasado para completar el trabajo que dejó sin terminar su predecesor, el T-1000. Y ella es infinitamente más poderosa, peligrosa y destructiva que ningún Terminator anterior. Pero esta vez, Connor no es el único objetivo en la lista de Skynet; la inocente veterinaria Kate Brewster verá como su distante pasado y su prometedor presente se transforman en un futuro inimaginable... pero sólo si puede evitar al indestructible T-X. Cuando Connor y Kate descubren que el Día del Juicio Final avanza a gran velocidad; con sólo tres horas entre ellos y el fin del mundo, su única esperanza de sobrevivir es una réplica del ciborg Terminator, el misterioso y ahora obsoleto, ex asesino de Connor. Juntos, deberán superar la tecnología superior del T-X y evitar la inminente amenaza del Juicio Final... o enfrentarse al final de la civilización tal y como la conocemos.

La historia central se centra en Marv, un matón callejero de toda la vida. Cuando Marv acoge en su casa a una diosa de la belleza llamada Goldie, sólo para conservar su cadáver en la cama, peinó la ciudad para vengarse de la pérdida del único amor que había sentido en su corazón. Otra de las historias es la de Dwight, un investigador privado que se empeña una y otra vez en dejar atrás los problemas a pesar de que no consigue deshacerse de ellos. Después de que muera un policía en el casco antiguo de la ciudad, Dwight no se detiene ante nada para proteger a sus amigos entre las damas de la noche. Y finalmente, está la historia de John Hartigan - el último policía honrado de SIN CITY. Su vida profesional está a punto de terminar. En su último caso trata de salvar a una niña de 11 años de las manos del sádico hijo de un senador... con sorprendentes resultados.