延续了前两部的故事，继续探讨虚拟现实世界与真实世界的对立，以及主人公尼奥的使命与命运。

故事发生在前两部的结尾，人类城市锡安正在面临机器人大军的进攻。尼奥（基努·里维斯饰）发现自己在真实世界与虚拟世界之间具有特殊的力量，他决定进入机器城市矩阵，寻找结束战争的方法。同时，他的盟友们也展开了自己的行动，包括莫法斯（劳伦斯·菲什伯恩饰）和崔妮蒂（凯瑞-安·莫斯饰）。

尼奥与机器城市的领导者“建筑师”展开对话，揭示了矩阵的真实性质和目的。同时，他也发现了来自人类城市的叛徒史密斯（雨果·维文饰）的威胁，史密斯已经逐渐获得了与尼奥相似的力量，并试图毁灭整个矩阵世界。

影片中展示了激烈的战斗和特技动作场面，同时也深入探讨了自由意志、命运和人类与机器之间的关系。尼奥必须面对自己的内心挣扎和矩阵的终极试炼，为人类的未来与机器展开最后的决战。