在顯示出救世主身份不久後，尼歐（Neo）進一步學會運用他在母體（Matrix）的超級能力，包括看清周圍人和物的代碼，以及飛行。人類的革命也劇烈反轉，越來越多的人從母體中獲得了自由。此時尼歐開始不斷地夢見崔妮蒂（Trinity）的死亡。另一方面，機器聚集了一支大軍進攻人類抵抗的中心：真實世界最後的城市錫安（Zion）。莫菲斯（Morpheus）和尼歐則焦急地等待和祭師（Oracle）的聯繫，他們相信，祭師會告訴他們如何阻止災難。特工史密斯（Smith）由於在第一集中對尼歐追捕失敗被系統刪除，如今脫離母體並成為電腦病毒重新出現，他可以傳染任何被他接觸的人（將其複製成自己），他生存的目的就是為了消滅尼歐。為了拯救錫安、人類以及他最愛的女人，尼歐和莫菲斯及其他抵抗分子必須與各種被「流放」的程式、新升級的特工、以及一群史密斯的複製品戰鬥，以便到達萬物之源（the Source）。但是在萬物之源，尼歐了解到的卻是動搖之前所有認知的真相……