진실을 찾는 여정에 한 걸음 더 접근하게 된 네오. 그러나 그 와중에 능력을 소진하고 매트릭스와 현실세계의 중간계를 떠돌게 된다. 한편 기계들이 인간말살을 목적으로 인류 최후의 보루 시온으로 침공해오자 인간들은 인류의 미래를 지키기 위해 필사적인 전투를 벌인다. 그러나 베인의 몸 속에 침투한 에이전트 스미스가 본 모습을 드러내면서 네오에게는 예기치 못한 변수가 생긴다. 매 순간 세력이 커져가면서 기계들의 통제권까지 벗어난 스미스는 현실 세계와 매트릭스는 물론 기계도시까지 말살할 야욕을 불태우고, 오라클은 네오에게 마지막 조언을 건네는데...