《如果爱上了终结者》讲述了一个跨越未来与现代的人机恋爱故事。来自400年后、性能卓越的安卓时泽艾塔（宫馆凉太 饰）被传送到现代，奉命保护遭到神秘势力监视的少女漫画编辑神尾胡桃（臼田麻美 饰）。
此时的胡桃正面临工作调动和生活压力，忙得焦头烂额，对即将发生的一切毫不知情。为了完成任务，艾塔一边暗中观察、分析她，一边伪装成新人兼职人员潜入胡桃所在的编辑部。他的言行举止与普通人截然不同，让胡桃始终感到困惑。直到胡桃遭遇重大危机，艾塔以超出想象的方式及时出手相救，两人也因此开始生活在同一屋檐下。
在朝夕相处的过程中，艾塔不顾一切守护胡桃的身影令她渐渐产生了心动，而原本没有恋爱程序的艾塔，也开始出现无法解释的情感变化。面对必须完成的保护任务，以及逐渐萌芽的感情，这段发生在人类与安卓之间的科幻恋爱喜剧就此展开。
