หกเดือนหลังจากเหตุการณ์ในภาคแรก “นีโอ” และกองกำลังกบฏได้รับข่าวร้ายว่ากองทัพเครื่องจักรกำลังขุดเจาะลงมายัง “ไซออน” เมืองสุดท้ายของมนุษย์ นีโอต้องเดินทางกลับเข้าไปในเมทริกซ์เพื่อพบกับ “ช่างทำกุญแจ” (Keymaker) ตามคำแนะนำของโอราเคิล เพื่อหาทางเข้าสู่ “เดอะ ซอร์ส” (The Source) ในขณะเดียวกัน “เอเจนท์ สมิธ” ได้วิวัฒนาการตัวเองจนกลายเป็นไวรัสที่สามารถคัดลอกตัวเองได้อย่างไม่สิ้นสุดและกลายเป็นภัยคุกคามทั้งต่อโลกมนุษย์และเครื่องจักร