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?
Viis New Yorgi kurikuulsat petturit ja varast reastatakse politseijaoskonnas rivvi. Peagi on neist kõik peale ühe surnud, pärast plahvatust laevas. Ellu jäi lombakas Verbalil, kellel ei jää muud üle kui rääkida politseile kõik, mis toimus peale ülesrivistust ning enne plahvatust laevas.
Tulevikus, kus inimeste karjäärivõimalused määratakse juba sündides geenianalüüsiga, ei ole loomulikul teel sündinud Vincentil lootustki kõrgele positsioonile jõuda. Ühel päeval avaneb tal võimalus kasutada autoõnnetuse tagajärjel ratastooli jäänud Jerome'i identiteeti. Peagi saavutab ta Gattaca korporatsioonis edu ja ka tema eluaegne unistus võib täituda - ta valitakse Saturnile mineva meeskonna hulka. Kuid siis tapetakse missiooni juht ja kuritööpaigast leitakse tema ripsmekarv. Missioonini on jäänud loetud päevad ja nii peab mees üha kitsamaks muutuvas testiderägastikus oma identiteeti varjama...
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.