بیست سال پس از رویدادهای انقلاب‌های ماتریکس، نئو در ظاهر عادی تحت هویت اصلی‌اش به عنوان توماس اندرسون در سان فرانسیسکو زندگی می‌کند و یک روانشناس به او برای مقابله با چیزهای عجیب و غریب و غیرطبیعی که او گاهی اوقات می‌بینید قرص‌های آبی تجویز می‌کند. او همچنین با زنی آشنا می‌شود که به نظر می‌رسد ترینیتی باشد، اما هیچ‌کدام یکدیگر را نمی‌شناسند. با این حال، نسخهٔ جدیدی از مورفئوس قرص سرخ را به او پیشنهاد و ذهنش را دوباره به دنیای ماتریکس باز می‌کند، دنیایی که در سال‌های پس از آلودگی اسمیت امن‌تر و خطرناک‌تر شده‌است؛ نئو به گروهی از شورشیان می‌پیوندد تا با یک دشمن جدید مبارزه کند...
صهیون، شهر انسان‌ها در مقابل حملات بی امان ماشین‌ها مقاومت می کند، در حالی که نئو در میدانی دیگر، برای خاتمه دادن به این نبرد، با مامور اسمیت سرکش می جنگد.
نئو و رهبران شورش تخمین میزنند که حدود ۷۲ ساعت تا حمله ۲۵۰ هزار ماشین به صهیون، وقت دارند. در همین زمان نئو باید تصمیم بگیرد که چگونه ترینیتی را از سرنوشت تاریکی که در رویا برایش دیده، نجات دهد.
توماس ای. اندرسون مردی است که زندگی دوگانه‌ای دارد. در روز او یک برنامه نویس یک شرکت نرم افزاری است و شب‌ها هکری تحت عنوان نئو. نئو همیشه به دنبال فهمیدن حقیقت زندگی‌اش بوده است، اما حقیقت خارج از تصور اوست. او با یک هکر افسانه‌ای بنام مورفیوس که توسط دولت بعنوان تروریست شناخته شده، ارتباط برقرار می کند، و به همین خاطر تحت تعقیب پلیس قرار می گیرد. مورفیوس نئو را در دنیای واقعی بیدار می کند، یک سرزمین بایر و ویران، جایی که ذهن اکثر انسان‌ها توسط گونه‌ای از ماشین‌ها، در ماتریکس اسیر شده است. اکنون نئو باید بعنوان یک شورشی در دنیای ماشین‌ها به ماتریکس بازگردد و با مامورها مقابله کند، ابر برنامه‌های قدرتمند کامپیوتری ای که وظیفه دارند نئو و تمام شورش انسانی را سرکوب کنند.