On olemas kaks reaalsust: see, milles me päevast päeva elame, ja teine, mis asub selle taga. Neo otsib tõde Matrixi kohta, millest ta on kuulnud vaid arglikke sosinaid ja kuulujutte. See on midagi salapärast ja ohtlikku ning Neo on kindel, et see kontrollib kõigi inimeste elusid. Ta usub, et Morpheus, keda peetakse kõige ohtlikumaks meheks maailmas, on just see, kes suudaks anda vastuse küsimusele: mis on Matrix?

New Yorgi võmm John McClane saabub jõulude ajal Los Angelesse, kuhu tema abikaasa on elama asunud. Perekonna rõõmuküllane taasühinemine katkestatakse kõige ootamatumal ja jõhkramal moel, kui Nakotomi Plaza pilvelõhkuja võtavad enda kontrolli alla terroristid. Pantvangide ainsaks pääsemise lootuseks jääb kurjamite eest varjunud McClane, kes alustab pealtnäha lootusetut võitlust.

Masinad palaanivad rünnata Zeoni, ainukest linna, kus on veel inimesi. Matrixisse ilmub tagasi eelmises osas hävitatud programm Smith (Hugo Weaving), mis on leidnud võimaluse ennast paljundada.

Planeet Maa kaitsesüsteemid tõrguvad, tabades kõiksugu häired üle terve atmosfääri. Üsna pea ilmuvad radaritele maavälised objektid, mida algul peetakse meteoorideks. Hiljem selgub, et tegu on kosmoselaevadega, mis on tulnud suuremate linnade kohale hävitust külvama. 4. juulil, iseseisvuspäeval koguneb rahvas ohus oleva Maa eksistentsi eest võitlema...

Masinad jõuavad viimaks Zeoni. Algab lahing maa saatuse üle. Samal ajal on programm Smith (Hugo Weaving) Matrixi hävingu äärele viinud. Neo (Keanu Reeves) läheb masinate linna, et seal masinatele ettepanek teha: Tema hävitab Programm Smithi, kui masinad nõustuvad inimestega rahu tegema.

Dr. Evil (Mike Myers) kasutab enda leiutatud "Ajamasinat" ning rändab tagasi aastasse 1969. Just sel aastal külmutati nii ta ise kui ka Austin Powers (ka Myers). Ajas rändamise eesmärgiks on varastada Powersile elutähtis Mojo, ilma milleta pole salaagendi elu enam sama. Kui Powers on teelt kõrvaldatud, ei segaks enam miski maailma vallutamast.