• Lena Headey: Sarah Connor
• Thomas Dekker: John Connor
• Summer Glau: Cameron Phillips
• Richard T. Jones: James Ellison
• Brian Austin Green: Derek Reese
• Garret Dillahunt: Cromartie / John Henry

La serie racconta la vita di Sarah Connor e di suo figlio John a partire dal 1999, quando la donna, protagonista femminile dei primi due episodi del ciclo di Terminator, si ritrova ad avere su di sé tutta la responsabilità dell'educazione del figlio adolescente, consapevole del fatto che in futuro avrà il ruolo di leader della resistenza umana.
Questa serie si concentra sugli eventi successivi al secondo film, "Terminator 2 - Il giorno del giudizio", e grazie ad un paradosso temporale verificatosi nell'episodio pilota, gli eventi narrati nel terzo, "Terminator 3 - Le macchine ribelli", verranno ignorati in quanto avvenuti in una "linea temporale alternativa". Il quarto film del ciclo, "Terminator salvation", il primo di una nuova trilogia, pur uscendo al cinema poco dopo il termine della seconda stagione di The Sarah Connor Chronicles, non è in alcun modo legato alla serie (ad eccezione del sommergibile Jimmy Carter).