Quá trình quay phim diễn ra ở nhiều nơi khác nhau trong và xung quanh Los Angeles. Quán bar Corral ở Sylmar, nay đã bị phá hủy, là bối cảnh cho cuộc đối đầu giữa T-800 và một nhóm biker. Người quản lý địa điểm quay phim Jim Morris đã chọn Corral vì quán được xây dựng cao hơn mặt đất, tạo điều kiện cho phép cảnh quay được diễn ra ở nhiều mức độ khác nhau. Vụ cảnh sát đánh đập Rodney King vào năm 1991 xảy ra ngay tại địa điểm này chỉ một tuần sau khi ghi hình, và được ghi lại trên cùng cuốn băng mà một khán giả đã dùng để quay phân cảnh ở quán bar dành cho biker. Có lần, một người phụ nữ không hay biết về việc quay phim đang diễn ra đã bước vào quán bar. Khi cô hỏi Schwarzenegger, lúc đó chỉ mặc một chiếc quần đùi, đang diễn ra chuyện gì, ông trả lời: "Đây là đêm diễn của các vũ công thoát y nam". Ban điều hành đề nghị cắt cảnh này để tiết kiệm chi phí nhưng Cameron và Schwarzenegger đã từ chối.Cảnh T-1000 đến năm 1995 được quay tại cầu Sixth Street Viaduct, còn cảnh John hack máy ATM tại một ngân hàng ở Van Nuys. Nơi ở của bố mẹ nuôi John tọa lạc trong khu Canoga Park, được lựa chọn có chủ ý vì vẻ ngoài chung chung của nó. Cảnh các Kẻ hủy diệt chạm trán với John được quay bên trong trung tâm mua sắm Santa Monica Place, trong khi các phân đoạn ngoại cảnh được thực hiện tại Trung tâm Thời trang Northridge do lưu lượng giao thông ở đây thấp hơn. Trong cảnh tiếp theo, nhờ vào sự huấn luyện, Patrick có thể chạy nhanh hơn John đang lái chiếc môtô địa hình của mình, do đó tốc độ tối đa của chiếc xe đã được tăng lên. T-1000 tiếp tục truy đuổi bằng một chiếc xe tải, trong một cảnh được quay tại đập tràn Bull Creek. Những địa điểm khác bao gồm bệnh viện Lake View Terrace, đóng vai trò Bệnh viện bang Pescadero, và Bảo tàng Ô tô Petersen được sử dụng làm gara đỗ xe. Trong một buổi phỏng vấn vào năm 2012, Hamilton cho biết bà bị mất một phần thính lực vĩnh viễn do không đeo nút tai chống ồn trong cảnh quay ở thang máy bệnh viện, khi T-800 nổ súng, cũng như bị sốc vỏ đạn (shell shock) sau nhiều tháng tiếp xúc với bạo lực, tiếng ồn lớn và tiếng súng. Elysian Park được chọn làm bối cảnh cho giấc mơ tận thế của Sarah và các cảnh quay tại nhà Dyson được thực hiện tại một bất động sản tư nhân ở Malibu. Cảnh phá hủy tòa nhà Cyberdyne được quay tại văn phòng bỏ hoang ở San Jose, dự kiến sẽ được phá dỡ. Nhằm tăng thêm tính chân thực, các thành viên thật sự của đội SWAT trực thuộc Sở Cảnh sát Los Angeles đã được mời tham gia vào cảnh này, mặc dù Cameron đã làm cho những chiến thuật của họ trở nên hấp dẫn hơn về mặt hình ảnh. Trong một quyết định bất chợt khi quay cảnh Morton chết, Cameron đã quyết định kích nổ một lượng kính ở gần đấy để đánh giá tác động hình ảnh của nó.Cảnh rượt đuổi cuối cùng trên đường cao tốc được quay dọc theo Đường cao tốc Terminal Island gần Long Beach, trong đó một quãng đường dài 2,5 dặm (4,0 km) đã bị cấm lưu thông mỗi đêm trong suốt hai tuần. Những phân đoạn lấy bối cảnh trong trận chiến tương lai vào năm 2029 được quay tại đống đổ nát của một nhà máy thép bỏ hoang ở Oxnard, California, trên diện tích nửa dặm vuông (1,3 km2) được tô điểm thêm với những chiếc xe đạp và ô tô bị cháy từ vụ hỏa hoạn năm 1989 ở Universal Studios Lot. Cảnh kết của Kẻ hủy diệt 2 được ghi hình tại nhà máy thép Kaiser đã ngừng hoạt động ở Fontana, Greenberg đã làm cho nơi này trông như vẫn đang hoạt động chủ yếu nhờ vào kỹ thuật chiếu sáng. Mặc dù nhìn có vẻ như đang luyện thép, thực tế nhà máy rất lạnh lẽo và nguy hiểm do máy móc di chuyển và các lối đi cao. Hành động giơ ngón cái của T-800 trước khi chết được thêm vào trong quá trình quay phim (Hamilton cho rằng nó quá mùi mẫn). Quá trình quay phim kéo dài 6 tháng đã kết thúc vào ngày 28 tháng 3 năm 1991, chậm khoảng 3 tuần so với tiến độ.
Quá trình quay phim diễn ra ở nhiều nơi khác nhau trong và xung quanh Los Angeles. Khi cô hỏi Schwarzenegger, lúc đó chỉ mặc một chiếc quần đùi, đang diễn ra chuyện gì, ông trả lời: "Đây là đêm diễn của các vũ công thoát y nam".