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.
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.
یک دانشمند علوم کامپیوتری بنام «هانن فالر»، مساله‌ای خیلی مهم را کشف کرده است. او قصد دارد این کشف جدیدش را به همکارش «دوگلاس هال» بگوید، اما احساس می کند کسی به دنبال اوست و از این رو پیغامش را در دنیای کامپیوتری مجازی و موازی با واقعیت برای همکارش می گذارد. فالر همان شب در دنیای واقعی به قتل می رسد و دوگلاس تنها متهم پرونده قتل اوست. او وارد دنیای مجازی می شود تا نامه‌ی همکارش را بیابد، و می فهمد که حقیقت ناگوارتر از آنچه که انتظار داشته است.
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.
پسر مردی که یک دنیای مجازی را خلق کرده، به دنبال پدرش می گردد و نهایتا از همان دنیای دیجیتالی سر در می آورد. او در میابد که چیزی که پدرش ساخته به پلیدی گراییده است و ...
جونی کورتز پس از وقایع فیلم دوم، بازنشسته شده و به عنوان یک کارآگاه خصوصی کار می‌کند. یک روز رئیس‌جمهور دولین به او اطلاع می‌دهد که خواهرش، کارمن کورتز پس از انجام یک مأموریت ناپدید شده‌است. او مطلع می‌شود که کارمن در یک بازی ویدئویی واقع‌گرایانه به نام بازی باخته گیر کرده‌است. این بازی توسط فردی به نام اسباب‌بازی ساز ساخته شده و هدف آن کنترل دائمی ذهن کودکان است. جونی وارد بازی می‌شود تا کارمن را نجات دهد و بازی را خاموش کند.