С момента окончания событий первого фильма проходит шесть месяцев. Нео, находясь в реальном мире, обнаруживает у себя невероятную способность воздействовать на окружающее: сперва он поднимает в воздух и гнет ложку, лежащую на столе, потом определяет положение машин-Охотников за пределами Зиона, потом в бою со Спрутами уничтожает одного из них силой мысли на глазах потрясенной команды корабля.
Нео и все окружающие не могут найти объяснение данному феномену. Нео уверен, что этому есть веская причина, и что его дар как-то связан с войной против машин, и способен оказать решающее воздействие на судьбу людей
Итак, Нео отправляется к Пифии, чтобы получить ответ на свой вопрос, и узнать, что ему делать дальше. Пифия отвечает Нео, что не знает, почему он обладает сверхспособностями в реальном мире, и как они связаны с Предназначением Нео. Она говорит, что тайну Предназначения нашего героя может открыть только Архитектор — верховная программа, создавшая Матрицу. Нео ищет способ встретиться с Архитектором, проходя через неимоверные трудности .
И вот Нео встречается с Архитектором. Тот открывает ему, что город людей Зион уничтожался уже пять раз, и что уникальный Нео был намеренно создан машинами для того, чтобы олицетворять для людей надежду на освобождение, и таким образом сохранять спокойствие в Матрице и служить ее стабильности. Но когда Нео спрашивает у Архитектора, какую роль во всем этом играют его сверхспособности, проявляющиеся в реальном мире, Архитектор говорит, что ответ на этот вопрос никогда не может быть дан, ибо он приведет к знанию, которое уничтожит все, за что сражались друзья Нео и он сам.
После разговора с Архитектором Нео понимает, что здесь скрыта какая-то тайна, разгадка которой может принести долгожданный конец войны между людьми и машинами. Его способности становятся все сильнее.
В Зионе становится известно, что машины начали движение к городу людей с целью убить всех вышедших из Матрицы, и все население города видит надежду на спасение в одном только Нео, который вытворяет прямо-таки грандиозные вещи — в частности, получает умение устраивать мощные взрывы там, где он хочет.
Тем временем вышедший из-под контроля главного компьютера агент Смит, ставший свободным и получивший умение бесконечно копировать себя, начинает угрожать уже самой Матрице. Вселившись в Бэйна, Смит проникает также и в реальный мир.
Нео ищет новой встречи с Архитектором, чтобы предложить ему сделку: он уничтожает агента Смита, разрушив его код, а Архитектор открывает Нео тайну его сверхспособностей в реальном мире и останавливает движение машин на Зион. Но комната в небоскребе, где Нео встречался с Архитектором, пуста: создатель Матрицы поменял свой адрес, и теперь никто не знает, как его найти. Ближе к середине фильма происходит тотальный коллапс: агентов Смитов в Матрице становится больше, чем людей, и процесс их самокопирования нарастает как лавина, в реальном мире машины проникают в Зион, и в колоссальной битве уничтожают всех, кроме горстки уцелевших во главе с Нео, который, несмотря на свои сверхспособности, не может остановить тысячи машин, рвущихся в город.
Морфеус и Тринити гибнут рядом с Нео, героически защищая Зион. Нео в страшном отчаянии увеличивает свою силу до совсем уж неимоверных масштабов, прорывается к единственному уцелевшему кораблю («Навуходоносор» Морфеуса), и покидает Зион, выбираясь на поверхность. Он направляется к главному компьютеру, чтобы уничтожить его, мстя за гибель жителей Зиона, и особенно — за смерть Морфеуса и Тринити.
На борту «Навуходоносора» прячется Бэйн-Смит, пытающийся помешать Нео уничтожить Матрицу, поскольку он понимает, что при этом погибнет и сам. В эпической драке с Нео Бэйн также проявляет суперспособности, выжигает Нео глаза, но в конце концов погибает. Далее следует совершенно сногсшибательная сцена, в которой ослепший, но все равно все видящий Нео сквозь мириады врагов прорывается к Центру и устраивает там грандиозный взрыв. Он буквально испепеляет не только Центральный Компьютер, но и самого себя. Миллионы капсул с людьми отключаются, свечение в них пропадает, машины замирают навсегда и взору зрителя предстает погибшая, пустынная планета.
Яркий свет. Нео, совершенно неповрежденный, без ран и с целыми глазами, приходит в себя сидящим в красном кресле Морфеуса из первой части «Матрицы» в абсолютно белом пространстве. Он видит перед собой Архитектора. Архитектор говорит Нео, что потрясен тем, на что способен человек во имя любви. Он говорит, что не учел ту силу, которая вселяется в человека, когда он готов пожертвовать своей жизнью ради других людей. Он говорит, что машины на это не способны, и поэтому они могут проиграть, даже если это кажется немыслимым. Он говорит, что Нео — единственный из всех Избранных, который «смог зайти так далеко».
Нео спрашивает, где он. В Матрице, отвечает Архитектор. Совершенство Матрицы заключается, в числе прочего, еще и в том, что она не допускает, чтобы непредвиденные события нанесли ей хоть малейший ущерб. Архитектор сообщает Нео, что они сейчас находятся в «нулевой точке» после перезагрузки Матрицы, в самом начале ее Седьмой Версии.
Нео ничего не понимает. Он говорит, что только что уничтожил Центральный Компьютер, что Матрицы больше нет, как и всего человечества. Архитектор смеется, и сообщает Нео нечто, шокирующее до глубины души не только его, но и весь зрительный зал.
Зион — это часть Матрицы. Для того, чтобы создать для людей видимость свободы, для того, чтобы дать им Выбор, без которого человек не может существовать, Архитектор придумал реальность внутри реальности. И Зион, и вся война с машинами, и агент Смит, и вообще все, что происходило с самого начала трилогии, было спланировано заранее и является не более чем сном. Война была только отвлекающим маневром, а на самом деле все, кто погиб в Зионе, боролся с машинами, и сражался внутри Матрицы, продолжают лежать в своих капсулах в розовом сиропе, они живы и ждут новой перезагрузки системы, чтобы снова начать в ней «жить», «бороться» и «освобождаться». И в этой стройной системе Нео - после его «перерождения» - будет отведена все та же самая роль, что и во всех предыдущих версиях Матрицы: вдохновлять людей на борьбу, которой нет.
Ни один человек никогда не покидал Матрицу с момента ее создания. Ни один человек никогда не умирал иначе, как согласно плану машин. Все люди — рабы, и это никогда не изменится.
Камера показывает героев фильма, лежащих в своих капсулах в разных уголках «питомников»: вот Морфеус, вот Тринити, вот капитан Мифунэ, погибший в Зионе смертью храбрых, и многие, многие другие. Все они безволосы, дистрофичны и опутаны шлангами. Последним показывают Нео, выглядящего в точности так же, как в первом фильме в момент его «освобождения» Морфеусом. Лицо Нео безмятежно.
Вот как объясняется ваша суперсила в «реальности», говорит Архитектор. Этим же объясняется и существование Зиона, который люди «никогда не смогли бы построить таким, каким вы его видели» из-за нехватки ресурсов. И неужели, смеется Архитектор, мы позволяли бы освобожденным из Матрицы людям скрываться в Зионе, если у нас всегда была возможность либо убить их, либо подключить к Матрице снова? И неужели нам нужно было ждать десятилетия, чтобы уничтожить Зион, даже если бы он существовал? Все-таки вы нас недооцениваете, мистер Андерсон, говорит Архитектор.
Нео, с помертвевшим лицом глядящий прямо перед собой, пытается осознать происшедшее, и бросает последний взгляд на Архитектора, который говорит ему на прощание: - "В Седьмой Версии Матрицы миром будет править Любовь".
Звучит будильник. Нео просыпается, и выключает его. Последний кадр фильма: Нео в деловом костюме выходит из дома, и быстрым шагом направляется на работу, растворяясь в толпе. Под тяжелую музыку начинаются финальные титры.
