Robert Neville és un científic brillant, però no ha pogut impedir l'expansió d'un terrible virus incurable. En Robert hi és immune i és l'últim supervivent humà a la ciutat de Nova York. Durant tres anys envia cada dia missatges per ràdio buscant altres supervivents.
Thomas "Neo" Anderson va prendre una costosa decisió quan va decidir fer la pregunta que Morfeu i Trinity havien formulat abans que ell. Cercar i acceptar la veritat. Alliberar la seva ment de Matrix. Ara, Neo adquireix un major domini dels seus extraordinaris poders mentre Sió cau assetjada per l'Exèrcit de les Màquines. Només una qüestió d'hores separa a l'últim enclavament humà a la Terra de 250.000 Sentinelles programats per destruir a la humanitat. Però els ciutadans de Sió, animats per la convicció de Morfeu que l'Elegit farà realitat la Profecia de l'Oracle i posarà fi a la guerra amb les Màquines, posen totes les seves esperances i expectatives en Neo, que es troba bloquejat per visions inquietants mentre cerca quines mesures prendre.
És l'any 1997. A causa del creixement de la criminalitat, els Estats Units han convertit la seva gran ciutat de Nova York en una presó de màxima seguretat, on els presos estan tancats de per vida. Un nou presoner i anterior heroi de guerra, Serp Plissken (Kart Russell), és elegit a canvi li tornar-li la seva llibertat, per rescatar el President dels Estats Units (Donald Pleasance) de la presó que és l'illa de Manhattan, després que un terrorista fes caure l'avió del president allà.
Dues races de robots extraterrestres transformables (els dolents Decepticons i els amistosos Autobots) arriben a la Terra a la recerca d'una misteriosa font de poder. A la guerra que esclata entre les dues races, els homes prenen partit pels "Autobots". Sam Witwicky (Shia LaBeouf), un espavilat adolescent, que només vol conquerir la bella Mikaela (Megan Fox), es converteix en la clau d'una guerra que pot destruir la humanitat.
Queden vint hores per a la irrupció de les màquines a Sió, el darrer bastió dels humans lliures. Mentre el cos de Neo roman en coma, la seva consciència es troba a terra de ningú, en un lloc entre el món humà i el de les màquines.