Ένας χάκερ ανακαλύπτει ότι ο κόσμος γύρω του αποτελεί μια προσομοίωση της πραγματικότητας. Η ανθρωπότητα, εν αγνοία της, συντελεί στον ίδιο της τον αφανισμό, εκτός αν βρεθεί κάποιος να την αφυπνίσει.
Η πλοκή της ταινίας τοποθετείται χρονικά στο 1995, έντεκα χρόνια μετά τα γεγονότα της πρώτης ταινίας. Ο Τζον Κόνορ, σε ηλικία έντεκα ετών, ζει με τους κηδεμόνες του στο Λος Άντζελες. Η μητέρα του Σάρα Κόνορ, προετοίμαζε τον Τζον ώστε να εκπληρώσει το μελλοντικό του καθήκον. Συνελήφθη ωστόσο, μετά από απόπειρά της να βομβαρδίσει ένα εργοστάσιο με υπολογιστές και στη συνέχεια μεταφέρθηκε σε ψυχιατρική κλινική. Μετά την πρώτη, ανεπιτυχή απόπειρα του υπερυπολογιστή Skynet να εξοντώσει την Σάρα Κόνορ, στέλνει πίσω στο χρόνο έναν νέο, ακόμα πιο εξελιγμένο, σάιμποργκ εξολοθρευτή, τύπου Τ-1000, προκειμένου να εξοντώσει αυτήν τη φορά, τον ίδιο τον Τζον Κόνορ. Παράλληλα, ο μελλοντικός Τζον Κόνορ, στέλνει έναν επαναπρογραμματισμένο εξολοθρευτή τύπου Τ-800, όμοιο με αυτόν που καταδίωκε την Σάρα Κόνορ στην πρώτη ταινία, αυτήν την φορά για να προστατεύσει τον ίδιο (ακόμη σε νεαρή ηλικία) και την μητέρα του.
Στο μέλλον, η τρανή πόλη «Μητρόπολη» είναι το καμάρι του σύγχρονου κόσμου, με κυβερνήτη τον Τζο Φρέντερσεν. Αυτή η πανέμορφη ουτοπία όμως δεν κινείται μόνη της. Είναι ένας καλο-λαδωμένος μηχανισμός, που λειτουργεί νύχτα-μέρα από τον εξαντλητικό κόπο και μόχθο των εργατών. Ομως, αυτή η κατάσταση, με τους αστούς να χαίρονται τη ζωή που τους προσφέρει ο μόχθος των εργατών, σύντομα θα αλλάξει, όταν ο γιος του Φρέντερσεν, ο Φρέντερ, που ζει μια ξένοιαστη ζωή γεμάτη γλέντια, γνωρίζει κατά τύχη την όμορφη Μαρία, κόρη ενός εργάτη...
Έπειτα από μακελειό στην εκκλησία, τη μέρα του γάμου της, μια γυναίκα πέφτει σε κώμα. Ξυπνά έπειτα από πολλά χρόνια και αρχίζει να αναζητά τον Μπιλ, εκείνον που διέταξε τη σφαγή. Στο δρόμο της στέκονται εμπόδιο μπράβοι και πληρωμένοι δολοφόνοι.
Ο Σαμ είναι μέρος μιας τέλειας μελλοντικής πραγματικότητας που κυβερνάται από την τεχνολογία και τη γραφειοκρατία κι εμποδίζει την οποιαδήποτε δημιουργία ονείρων. Προσπαθεί να διορθώσει ένα λάθος του συστήματος και παρότι είναι γόνος καλής οικογένειας, κρίνεται καταζητούμενος από το κράτος για βομβιστής. Μέσα στο ανελέητο κυνηγητό που του εξαπολύεται, θα γνωρίσει και τη γυναίκα των ονείρων του.
Ενας κατάδικος του έτους 2035 στέλνεται στο παρόν για να βρει τα αίτια της διάδοσης ενός θανατηφόρου ιού, που αφάνισε δισεκατομμύρια ανθρώπους.
Μέσα στον 23ο αιώνα o Korben Dallas βρίσκεται αντιμέτωπος σε μια πάλη με μια αρχαία προφειτία. Σήμφωνα με αυτή την προφητεία η Γη θα καταστραφόταν απο ένα δαίμονα. Εκείνη τη στιγμή εμφανίζεται μια νεαρή γυναίκα που θα ανατρέψει κάποια δεδομένα, αφού με τη παρουσία της θα πείσει ότι μπορει να ξεδιαλύνει το μυστήριο και να αποφευχθεί η καταστροφή της Γης.
Απο τότε που δημιουργήθηκε ο άνθρωπος, κυριαρχούσε στον πλανήτη μας... όταν όμως, γιγάντια έντομα εισβάλλουν στην Γη με σκοπό να αφανίσουν το ανθρώπινο γένος, οι κανόνες αλλάζουν! Μια ομάδα εκπαιδευμένων στρατιωτών αναλαμβάνει μια πολύ δύσκολη, διπλή αποστολή: Να εξοντώσουν τους "εισβολείς" και να σώσουν τον πλανήτη απο την ολική καταστροφή!
O Νίο, ο Μορφέας, και η Τρίνιτυ μας «ξυπνάνε» μέσα στον αφόρητα πραγματικό και σκοτεινό κόσμο του Μάτριξ. Αποστολή του Νίο είναι, να σώσει σε 72 μόλις ώρες την Ζάιον, την τελευταία ελεύθερη πόλη, από ένα στρατό 250.000 φονικών μηχανών που απειλεί να την καταστρέψει. Σε αντίθετη περίπτωση το ανθρώπινο γένος θα εξαφανιστεί από προσώπου Γης. Οι κάτοικοί της ωστόσο, ενθαρρυμένοι από την πεποίθηση του Μορφέα ότι η προφητεία θα εκπληρωθεί και ο πόλεμος με τις μηχανές θα λάβει τέλος, χάρη στον «εκλεκτό» που είναι ο Νίο, εναποθέτουν όλες τις ελπίδες τους σ΄ αυτόν. Ο Νίο όμως, βασανίζεται από τρομακτικούς εφιάλτες που αφορούν τη ζωή της αγαπημένης του Τρίνιτυ.
Μία μέρα πριν από το 2000, σε ένα Λος Αντζελες όπου επικρατεί χάος, ένας πρώην αστυνομικός που εμπορεύεται παράνομα MiniDisc εικονικής πραγματικότητας θα βρεθεί μπλεγμένος στο φόνο ενός μαύρου ράπερ που είναι δημοφιλής στις καταπιεσμένες κοινωνικές ομάδες.
Ο Νίο έχει παγιδευτεί στον «Σιδηροδρομικό Σταθμό», μια διάσταση κάπου ανάμεσα στο Μάτριξ και τον πραγματικό κόσμο. Ο Μορφέας, η Τρίνιτι και ο Σέραφ οργανώνουν την επιχείρηση διάσωσής του ζητώντας τη βοήθεια του Μεροβίγγιου. Εντωμεταξύ οι στρατιές των Μηχανών κατευθύνονται προς την Ζάιον, το τελευταίο οχυρό της ανθρώπινης αντίστασης ενάντια στην κυριαρχία τους. Όμως δεν έχουν ακόμη αντιληφθεί πως κάποιος έχει αποκτήσει τον έλεγχο του Μάτριξ με σκοπό να καταστρέψει τα πάντα: ο κύριος Σμιθ! Ενώ η Ζάιον αντιστέκεται σθεναρά στις καταιγιστικές επιθέσεις των Μηχανών, ο Νίο καταδύεται στα άδυτα του Μάτριξ σε μια ύστατη προσπάθεια να έρθει αντιμέτωπος με τον Σμιθ και να ματαιώσει τα σχέδιά του.
Σε μια ζοφερή κοινωνία του μέλλοντος -με ανθρώπους που υπακούουν σε εντολές, εργάζονται μηχανικά και ζουν καταπίνοντας χάπια- ένας άντρας θα θελήσει να ξεχωρίσει από το πλήθος και να μάθει τι υπάρχει πέρα από την τέλεια οργανωμένη πολιτεία στην οποία ζει.
Δέκα χρόνια έχουν περάσει από τότε που ο Τζον Κόνορ απέτρεψε τη «Μέρα της Κρίσης». Οι μηχανές δεν φαίνεται να μπορούν να τον εντοπίσουν, ως τη στιγμή που, από τα σκοτάδια του μέλλοντος θα ξεπηδήσει η Τ-Χ, η πιο εξελιγμένη φονική Μηχανή. Μοναδική ελπίδα όλων είναι ο Τ-800, ο μυστηριώδης Εξολοθρευτής, που θα αναλάβει να προστατεύσει τον Τζον, ενώ η Εξέγερση των Μηχανών είναι έτοιμη να ξεσπάσει
Στον Μαρκ διαγνώνεται ανίατη ασθένεια και του δίνουν μονάχα έναν ακόμα χρόνο ζωής. Ανίκανος να το αποδεχτεί, αποφασίζει να καταψύξει το σώμα του. Εξήντα χρόνια αργότερα, κατά το έτος 2084, ο Μαρκ γίνεται ο πρώτος άνθρωπος που επανέρχεται στη ζωή. Αλλά μετά είναι που θα ανακαλύψει ότι ο έρωτας της ζωής του, η Ναόμι, τον συντρόφευε όλον αυτό τον καιρό με έναν τρόπο που ο Μαρκ δεν θα το περίμενε ποτέ.
Ο ντετέκτιβ Άξελ Φόλεϊ ερευνά μια απλή υπόθεση κλεμμένου αμαξιού, όταν πέφτει πάνω σε κάτι πολύ μεγαλύτερο. Με βιτρίνα ένα θεματικό πάρκο στο Λος Άντζελες, αυτοί που δολοφόνησαν το αφεντικό του έχουν στήσει επιχείρηση πλαστού χρήματος.