Zbliživši se s Trinity, Neo je u njoj pronašao ženu svog života, ali ga muče tjeskobni snovi o djevojčinoj pogibiji. Istodobno, neuništivi agent Smith, udarna snaga Matrice kreirana za uklanjanje mogućih pogrešaka sustava, postaje sve moćniji i stječe sposobnost umnogostručivanja. Zionom, posljednjim uporištem ljudskog otpora strojevima smještenom duboko pod površinom Zemlje, vlada vijeće kancelara među kojima u Nea najviše vjeruje iskusni Hamann. Prilikom još jednog razgovora s Oracle, tijekom kojeg posumnja da je i ona dio Matrice, Neo dozna da što prije mora pronaći Ključara, čovjeka uz čiju pomoć bi mogao doprijeti do samog Arhitekta, stvoritelja Matrice. No da bi pronašao Ključara, Neo se mora susresti s podlim Merovingianom, šefom podzemlja i ljubavnikom lijepe Persephone...
Spašavajući smrtno ranjenu Trinity i boreći se protiv agenta Smitha, okretni Neo, Odabrani kojem je proročica Oracle predvidjela ključnu ulogu u oslobađanju ljudi od vlasti parazitskih strojeva, i sam je teško ranjen pao u komu. Dok on na virtualnoj postaji podzemne željeznice mora odabrati između života i smrti, u čemu bi mu mogli pomoći inženjer Rama-Kandra, otac djevojčice Sati, i zagonetni Skretničar, Morpheus, Trinity i Dječak suprotstavljaju se zlom Merovingianu. Kad se vrati među žive, Neo shvati da se mora vratiti izvoru i spoznati sama sebe, jer agent Smith svakim trenutkom postaje sve snažniji i opasniji. O ishodu njihova sukoba ovisi budućnost čovječanstva i pobjeda nad Matricom. U međuvremenu, strojevi se približavaju Zionu, a u obrani kolonije sudjeluje i odvažna Zee, supruga Neova suborca Linka. Istodobno, izdajnik Bane ubojstvom liječnice pokaže svoje pravo lice...
Godina je 2079. Ugledni znanstvenik Spencer Olham radi na stvaranju tajnog oružja koje bi konačno trebalo okončati dugogodišnji rat s vanzemaljcima. Stvari se zakompliciraju kada Olham bude optužen da je izvanzemaljski špijun zbog čega za njim kreće međunarodna potjera. Čak i njegova supruga nije sigurna može li mu vjerovati. Spencer sada mora pronaći način da dokaže istinu i tako spasi sebe, ali i cijelu ljudsku rasu.