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?

Vampiir nimega Louis (Brad Pitt) räägib enda eluloost, mis sai alguse mitusada aastat tagasi. Ta oli puuvillaistanduse omanik, kes elas raskesti üle enda naise surma. Ühel õhtul kohtas ta vampiiri nimega Lestate (Tom Cruise), kes pakkus talle igavest elu. Meeleheitel Louis võttis pakkumise vastu ja temast sai vampiir. Elu vampiirina ei ole aga nii kerge, kui see algul tunduda võis.

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.

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.