元凄腕ハッカーの救世主ネオ（キアヌ・リーヴス）は、マシン軍団に包囲された人類最後の都市ザイオンを救うべく、超人力を全開させる。反乱軍のリーダーであるモーフィアス（ローレンス・フィッシュバーン）は、救世主が戦いに決着をつけてくれることを疑わなかったが、ネオには葛藤があった。まもなくネオとトリニティー（キャリー＝アン・モス）とモーフィアスは、再びマトリックスへ乗り込む。敵の大軍との総力戦を開始。やがて、人工知能＝Ａ.Ｉ.の命令に逆らい宿敵ネオを倒すことに執着するエージェント・スミス（ヒューゴ・ウィーヴィング）が、自分をコピーする方法を身につけて、しつこく襲いかかる。やがてネオは、マトリックスの設計者（ヘルムート・バカイティス）と対面。救世主である自分までもがシステムに操られていることを知る。それでも彼は仲間たちと共に、ザイオンを救うため、戦いを続けるのだった。