Thomas A. Anderson (Keanu Reeves), un jeune informaticien connu dans le monde du hacking sous le pseudonyme de Neo, est contacté via son ordinateur par ce qu’il pense être un groupe de hackers. Ils lui font découvrir que le monde dans lequel il vit n’est qu’un monde virtuel dans lequel les êtres humains sont gardés inconsciemment sous contrôle.
En 2029, John Connor, chef de la résistance humaine, mène la guerre contre les machines dans un monde ravagé à la suite d'une offensive nucléaire lancée par un programme de défense militaire, Skynet, le 29 août 1997. En pleine offensive de Los Angeles, John a des craintes quant à l'avenir, quand des espions TECOM révèlent un nouveau plan de Skynet : il prévoit de l'attaquer sur deux fronts, le passé et l'avenir, afin de changer définitivement l'issue du conflit.
John Connor, jeune adulte, n'est pas convaincu d'être débarrassé de la menace de Skynet et ne veut pas de son destin. Alors, il fuit continuellement, vivant de petits boulots, et sans aucun moyen pour le localiser (ni maison, ni téléphone, ni carte de crédit). Le Jugement Dernier ne s'est pas déroulé à la date prévue.
C'est une guerre sans issue qui attend les derniers survivants humains retranchés de Sion, cité-État de la résistance, maintenue par l'armée des Machines.
Pour combattre les kaiju, des créatures extraterrestres sorties d'une brèche interdimensionnelle près de la faille géologique au fond de l'océan Pacifique en août 2013, un nouveau genre d’arme a été conçu : des robots géants, appelés les Jaeger (« chasseurs » en allemand), contrôlés en simultané par deux pilotes dont les esprits sont reliés par un pont neuronal.
La famille Hess, établie à Doylestown, dans le comté de Bucks en Pennsylvanie, traverse une bien sombre période. Après la mort de sa femme dans un accident de la route, le père, Graham Hess, a perdu la foi et rendu sa charge de pasteur. Tout en s'occupant de sa ferme, il tente d'élever de son mieux ses deux enfants, Morgan et Bo, aidé de son jeune frère Merrill, une ancienne gloire du baseball.
En l’an 10191 après la fondation de la Guilde spatiale, le duc Leto de la Maison Atréides règne sur la planète Caladan. Il reçoit alors l'ordre de l'empereur Padishah Shaddam IV d'occuper le fief planétaire d'Arrakis, aussi appelé « Dune » par ses habitants. Cette planète désertique, inhospitalière et dangereuse, est pourtant la seule qui possède l'Épice, la substance la plus convoitée de l'univers. Celle-ci a de multiples facultés : elle peut prolonger la vie et permettre aux navigateurs de la Guilde spatiale de voir les routes sûres lors des voyages interstellaires, en développant leur capacités de prescience.
Dans un passé lointain, un vaisseau extraterrestre arrive sur Terre. Un être humanoïde y est déposé et s'y sacrifie en absorbant un liquide noir sous l'effet duquel son corps se désagrège, répandant son ADN dans un cours d'eau.
Ce film fait suite au premier.
Depuis 20 ans les nations du monde ont travaillé ensemble sur un important programme de défense colossal fondé sur la technologie extraterrestre récupérée lors de la première invasion sous la supervision de David Levinson qui est désormais le directeur de la défense spatiale. Les forces armées de la Terre comptent maintenant des chasseurs équipés de canons lasers, des satellites de défense et des bases de défenses sur la Lune et sur Rhéa équipées des mêmes super lasers utilisés par les extraterrestres pour détruire les villes dans le premier opus.
2233. Le USS Kelvin est le témoin d'un étrange phénomène, un gigantesque vaisseau inconnu (le Narada) surgissant d'un trou noir. Le vaisseau de la fédération est rapidement mis hors de combat et le capitaine du Narada, Néro, demande au capitaine du Kelvin, Robau, de se rendre sur la passerelle ennemie. Robau est interrogé par le second du capitaine romulien. Irrité par la date stellaire donnée par Robau, Néro tue ce dernier. Devenu capitaine du Kelvin, George Kirk ordonne l'évacuation du vaisseau. Sa femme, évacuée dans une navette, donne prématurément le jour à James T. Kirk. L'équipage mis en sécurité, le nouveau capitaine jette le Kelvin sur le Narada mais la défaillance du pilotage automatique l'oblige à rester sur place pour couvrir la fuite des survivants.
Ancien policier de la route, Max Rockatansky (Tom Hardy) erre désormais seul au volant de son bolide (une Ford Falcon XB 351) dans un monde dévasté où les clans de cannibales, les sectes et les gangs de motards s'affrontent dans des déserts sans fin pour l'essence et l'eau. L'un de ces clans est aux ordres de « Immortan Joe » (Hugh Keays-Byrne), un ancien militaire devenu leader tyrannique. L'une de ses plus fidèles partisanes, l'« imperator » Furiosa (Charlize Theron), le trahit et s'enfuit avec un bien d'une importance capitale pour le chef de guerre : ses « épouses », un groupe de jeunes femmes lui servant d'esclaves et de « pondeuses ».
En 2003, dans la prison de Longview, Marcus Wright va être exécuté pour le meurtre de son frère et de deux policiers. Le docteur Serena Kogan, elle-même condamnée par un cancer en phase terminale, tente de le convaincre de léguer son corps à la science. En l'occurrence à la genetic division (section génétique) de Cyberdyne Systems, l'entreprise responsable de la mise au point du programme Skynet. Peu après avoir signé le document que lui a présenté le docteur Kogan, Marcus est exécuté par injection létale.
Dans un futur proche, une météorite s'écrase à proximité de Hambourg. Des hordes d'extraterrestres extrêmement organisés, les « mimics », envahissent l'Europe. Une coalition de dix-sept nations est formée pour combattre les mimics. Elle est nommée « force de défense unie » (FDU). En cinq ans, cette guerre mondiale fait des millions de victimes. Les mimics semblent anticiper toutes les actions des militaires. Mais subitement, les humains gagnent la bataille de Verdun avec des pertes très faibles. Cette victoire est l’œuvre du sergent Rita Vrataski qui a tué des centaines de mimics dès son premier jour de combat, équipée de la nouvelle armure. Elle devient ainsi l'héroïne de l'armée et les médias la surnomment « l'ange de Verdun ».
En 2029, à bord de la station spatiale américaine Obéron, l'astronaute Léo Davidson travaille avec des primates formés aux missions spatiales. Son partenaire simien préféré est le chimpanzé baptisé Périclès. Quand un dangereux orage magnétique approche de la station, c’est Périclès qui est choisi pour piloter un petit module spatial afin de sonder cette tempête. Cependant une fois à l’intérieur de l'orage, la navette disparaît. Contre les ordres de son commandant, Léo s’installe à bord d’un second module et part à la recherche de Périclès. Entré dans la tempête magnétique, il perd le contact avec l'Obéron puis s'écrase sur une planète appelée Ashlar. Il découvre alors que ce monde est gouverné par des singes humanoïdes qui utilisent des chevaux domestiques pour leur transport et traitent les êtres humains comme des esclaves.
Le film se déroule à Washington en 2054. Il s'ouvre sur John Anderton, le chef de l'organisation gouvernementale expérimentale Précrime qui existe depuis 6 ans.