Действие фильма развивается сразу же после событий «Матрицы: Перезагрузки».
Бэйн и Нео находятся без сознания. Морфеус в глубокой депрессии после осознания того, что всё, во что он верил, — ложь. Нео оказывается на станции метро, это переходный пункт между Матрицей и миром машин. Он встречает программиста-индийца Рама-Кандру с женой Камалой и дочерью Сати. Рама-Кандра сообщает Нео, что станцией управляет Проводник, подчиняющийся Французу (Меровингену). В этот момент приезжает поезд, и Нео пытается пробраться на поезд. Однако Проводник отказывает ему и ударом кулака откидывает в стену.
Сераф связывается с Морфеусом, чтобы сообщить ему о встрече с Пифией. Она сообщает Морфеусу и Тринити о ловушке, в которую попал Нео. Сераф, Морфеус и Тринити пытаются поймать Проводника, но тот убегает от них. Троица едет в клуб Меровингена и заставляют его освободить Нео.
После освобождения Нео отправляется к Пифии. Она говорит Нео, что Смит является его полной противоположностью. Как только Нео покидает Пифию, к ней приходят клоны Смита, до этого поглотившие Серафа и Сати. Один из них превращает Пифию в одного из своих клонов и узнает таким образом то будущее, которое видела Пифия.
В это время в реальном мире команда «Навуходоносора» и «Хаммера» находят корабль Ниобе «Логос» и его команду. Далее они допрашивают пришедшего в себя Бэйна, который говорит, что ничего не помнит. Нео принимает решение — он просит отдать ему корабль, чтобы он смог отправиться в город машин выполнить то, что ему предначертано. Капитан Роланд не верит в пророчество и считает Нео сумасшедшим. Ниобе отдаёт ему свой «Логос», так как Пифия сказала, что ей нужно будет решать: помочь Нео или нет. Он и Тринити улетают.
Две команды разрабатывают план возвращения в Зион и обнаруживают тело Мэгги, убитой Бэйном, который спрятался на «Логосе». Он берёт в заложники Тринити, но позже отпускает её, чтобы сразиться с подоспевшим Нео, который, хотя и не сразу, понимает, что под маской Бэйна скрывается Смит. В ходе схватки Бэйн выжигает Нео глаза. Но Избранный теперь может видеть истинный облик Бэйна и убивает его. Тринити становится пилотом, а Нео, получив возможность видеть всю инфраструктуру города машин, указывает ей направление.
В это время в Зионе разыгрывается жестокая битва с добравшимися до города машинами. Множество воинов погибает. Вскоре командир узнаёт о том, что к Зиону стремится «Хаммер», чей электромагнитный излучатель может вывести из строя нападающие на город машины. Капитан Мифуна пытается добраться до ворот, но машины убивают его. Перед смертью он передаёт своё задание юноше, который успевает открыть ворота. «Хаммер» влетает в Зион и выводит из строя машины электромагнитным импульсом. Однако командование людей понимает, что это ещё не победа — к Зиону всё ещё стремятся тысячи машин. Люди прячутся в пещере и готовятся к последней битве.
Рядом с Главным Компьютером Нео и Тринити атакованы охотниками. Нео пытается уничтожить их, используя свои способности, но машин слишком много. «Логос» врезается в сооружение рядом с Главным Компьютером. Когда Нео приходит в себя, Тринити умирает у него на руках. Нео идёт к Источнику.
Нео встречается с Главным Компьютером и предлагает договор: если он побеждает Смита, заполонившего Матрицу, машины прекращают войну с людьми. Главный Компьютер соглашается. В это время вторая волна охотников атакует Зион, надежды у людей больше нет. Но Морфеус верит в Нео.
С помощью Главного Компьютера Нео оказывается в Матрице, заполненной клонами Смита. Он вступает в бой со Смитом-Пифией. Начинается смертельная битва на земле и в воздухе. Оба героя равны по силам. Они продолжают свой бессмысленный и беспощадный бой. В конце концов Смит сверхсилой сбрасывает Нео на землю, в результате чего образуется огромный кратер. Однако Избранный жив и продолжает борьбу. Наконец Нео понимает, что ему не победить, и чтобы уничтожить Смита, нужно чтобы тот превратил его в одного из своих клонов, и так как Нео подключен к Матрице через Источник, то тем самым Главный Компьютер сможет уничтожить Смита. Он перестаёт сражаться и позволяет Смиту превратить его в одного из своих клонов, что Смит и делает. Внезапно Смит-Нео начинает светиться и трескаться, пока наконец не взрывается. Со Смитами по всему городу начинает происходить то же самое. Программа Смит полностью стирается Главным компьютером.
Когда все Смиты взрываются, Матрица перезагружается. Охотники, нападающие на Зион, прекращают атаку и улетают. Морфеус понимает, что Нео спас их. Тело Нео, принесшего себя в жертву ради жизни людей, увозят.
Архитектор встречается с Пифией и говорит ей, что её игра с системой была очень опасной. Она отвечает ему, что сделала это ради изменений, и спрашивает Архитектора, что будет с людьми, подключёнными к Матрице. Он отвечает, что любой, кто захочет выйти из Матрицы, получит такую возможность, а на странный для Архитектора вопрос, который задаёт Пифия — «Вы даёте слово?», она слышит в ответ: «Кто я, по-вашему, человек?»
Сераф и Сати встречаются с Пифией, и Сати создаёт красочный восход в честь Нео. Сати спрашивает у Оракула, увидит ли она снова Нео, на что та отвечает: «Я думаю, что да. Однажды». Сераф спрашивает у Пифии: «Вы знали, что всё закончится именно так?», а она отвечает: «Ну что ты? Конечно, нет. Просто верила в это. Верила я в это».
Действие фильма развивается сразу же после событий «Матрицы: Перезагрузки». Бэйн и Нео находятся без сознания. Морфеус в глубокой депрессии после осознания того, что всё, во что он верил, — ложь. Нео оказывается на станции метро, это переходный пункт между Матрицей и миром машин. Он встречает программиста-индийца Рама-Кандру с женой Камалой и дочерью Сати. Рама-Кандра сообщает Нео, что станцией управляет Проводник, подчиняющийся Французу (Меровингену). В этот момент приезжает поезд, и Нео пытается пробраться на поезд. Однако Проводник отказывает ему и ударом кулака откидывает в стену. Сераф связывается с Морфеусом, чтобы сообщить ему о встрече с Пифией. Она сообщает Морфеусу и Тринити о ловушке, в которую попал Нео. Сераф, Морфеус и Тринити пытаются поймать Проводника, но тот убегает от них. Троица едет в клуб Меровингена и заставляют его освободить Нео. После освобождения Нео отправляется к Пифии. Она говорит Нео, что Смит является его полной противоположностью. Как только Нео покидает Пифию, к ней приходят клоны Смита, до этого поглотившие Серафа и Сати. Один из них превращает Пифию в одного из своих клонов и узнает таким образом то будущее, которое видела Пифия. В это время в реальном мире команда «Навуходоносора» и «Хаммера» находят корабль Ниобе «Логос» и его команду. Далее они допрашивают пришедшего в себя Бэйна, который говорит, что ничего не помнит. Нео принимает решение — он просит отдать ему корабль, чтобы он смог отправиться в город машин выполнить то, что ему предначертано. Капитан Роланд не верит в пророчество и считает Нео сумасшедшим. Ниобе отдаёт ему свой «Логос», так как Пифия сказала, что ей нужно будет решать: помочь Нео или нет. Он и Тринити улетают. Две команды разрабатывают план возвращения в Зион и обнаруживают тело Мэгги, убитой Бэйном, который спрятался на «Логосе». Он берёт в заложники Тринити, но позже отпускает её, чтобы сразиться с подоспевшим Нео, который, хотя и не сразу, понимает, что под маской Бэйна скрывается Смит. В ходе схватки Бэйн выжигает Нео глаза. Но Избранный теперь может видеть истинный облик Бэйна и убивает его. Тринити становится пилотом, а Нео, получив возможность видеть всю инфраструктуру города машин, указывает ей направление. В это время в Зионе разыгрывается жестокая битва с добравшимися до города машинами. Множество воинов погибает. Вскоре командир узнаёт о том, что к Зиону стремится «Хаммер», чей электромагнитный излучатель может вывести из строя нападающие на город машины. Капитан Мифуна пытается добраться до ворот, но машины убивают его. Перед смертью он передаёт своё задание юноше, который успевает открыть ворота. «Хаммер» влетает в Зион и выводит из строя машины электромагнитным импульсом. Однако командование людей понимает, что это ещё не победа — к Зиону всё ещё стремятся тысячи машин. Люди прячутся в пещере и готовятся к последней битве. Рядом с Главным Компьютером Нео и Тринити атакованы охотниками. Нео пытается уничтожить их, используя свои способности, но машин слишком много. «Логос» врезается в сооружение рядом с Главным Компьютером. Когда Нео приходит в себя, Тринити умирает у него на руках. Нео идёт к Источнику. Нео встречается с Главным Компьютером и предлагает договор: если он побеждает Смита, заполонившего Матрицу, машины прекращают войну с людьми. Главный Компьютер соглашается. В это время вторая волна охотников атакует Зион, надежды у людей больше нет. Но Морфеус верит в Нео. С помощью Главного Компьютера Нео оказывается в Матрице, заполненной клонами Смита. Он вступает в бой со Смитом-Пифией. Начинается смертельная битва на земле и в воздухе. Оба героя равны по силам. Они продолжают свой бессмысленный и беспощадный бой. В конце концов Смит сверхсилой сбрасывает Нео на землю, в результате чего образуется огромный кратер. Однако Избранный жив и продолжает борьбу. Наконец Нео понимает, что ему не победить, и чтобы уничтожить Смита, нужно чтобы тот превратил его в одного из своих клонов, и так как Нео подключен к Матрице через Источник, то тем самым Главный Компьютер сможет уничтожить Смита. Он перестаёт сражаться и позволяет Смиту превратить его в одного из своих клонов, что Смит и делает. Внезапно Смит-Нео начинает светиться и трескаться, пока наконец не взрывается. Со Смитами по всему городу начинает происходить то же самое. Программа Смит полностью стирается Главным компьютером. Когда все Смиты взрываются, Матрица перезагружается. Охотники, нападающие на Зион, прекращают атаку и улетают. Морфеус понимает, что Нео спас их. Тело Нео, принесшего себя в жертву ради жизни людей, увозят. Архитектор встречается с Пифией и говорит ей, что её игра с системой была очень опасной. Она отвечает ему, что сделала это ради изменений, и спрашивает Архитектора, что будет с людьми, подключёнными к Матрице. Он отвечает, что любой, кто захочет выйти из Матрицы, получит такую возможность, а на странный для Архитектора вопрос, который задаёт Пифия — «Вы даёте слово?», она слышит в ответ: «Кто я, по-вашему, человек?» Сераф и Сати встречаются с Пифией, и Сати создаёт красочный восход в честь Нео. Сати спрашивает у Оракула, увидит ли она снова Нео, на что та отвечает: «Я думаю, что да. Однажды». Сераф спрашивает у Пифии: «Вы знали, что всё закончится именно так?», а она отвечает: «Ну что ты? Конечно, нет. Просто верила в это. Верила я в это».
