在证实了救世主的身份不久后，尼奥（Neo）进一步学会运用他在矩阵（Matrix）的超能力，包括看清周围人和物质的代码，以及在空中飞行。人类的革命也剧烈反转，越来越多的人从矩阵中获得了自由。此时尼奥开始不断地梦见崔妮蒂（Trinity）的死亡。另一方面，机器聚集了一支大军进攻人类抵抗的中心：真实世界最后的城市锡安（Zion）。莫菲斯（Morpheus）和尼奥焦急地等待和先知（Oracle）的联系，他们相信先知会告诉他们如何阻止灾难。特工史密斯（Smith）由于在第一集中对尼奥追捕失败被系统删除，如今脱离矩阵并成为电脑病毒重新出现，他可以传染任何被他接触的人（将其复制成自己），他生存的目的就是为了消灭尼奥。为了拯救锡安、人类以及他最爱的女人，尼奥和莫菲斯及其他抵抗分子必须与各种被“流放”的程式、新升级的特工、以及一群史密斯的复制品战斗，以便到达万物之源（the Source）。但是在万物之源，尼奥了解到的却是动摇之前所有认识的真相……