Een ontevreden voormalige werknemer kaapt het cruiseschip Seabourn Legend. Vastgezet op een vaste koers, zonder enige mogelijkheid tot communicatie en overgeleverd aan de genade van de kaper, is het aan de enige politieagent op vakantie en zijn hopelijk aanstaande verloofde Annie, om de controle terug te krijgen voordat het de passagiers doodt en een milieuramp veroorzaakt. Onoverkomelijke en ontmoedigende taken wachten hen op hun gevaarlijke tocht door het schip om de kaper af te weren en de passagiers te redden.

Los Angeles SWAT-agent Jack Traven staat tegenover bomexpert Howard Payne, die uit is op een flinke som losgeld. Eerst is er een gemanipuleerde lift in een zeer hoog gebouw. Daarna is het een gemanipuleerde bus: als die vertraagt, zal hij ontploffen, op zichzelf al erg genoeg, maar een nachtmerrie in het verkeer van LA. En dat is nog steeds niet het einde.

De menselijke stad Zion verdedigt zich tegen de massale invasie van de machines, terwijl Neo vecht om de oorlog aan een ander front te beëindigen en tegelijkertijd de afvallige Agent Smith tegenwerkt.

Zes maanden na de gebeurtenissen in The Matrix blijkt Neo een goed voorteken te zijn voor de vrije mensen, aangezien steeds meer mensen uit de matrix worden bevrijd en naar Zion worden gebracht, het enige bolwerk van het verzet. Neo zelf heeft zijn superkrachten ontdekt, waaronder supersnelheid, het vermogen om de codes van dingen binnen de matrix te zien en een zekere mate van voorspellend vermogen. Maar er komt een vervelend bericht binnen bij het menselijk verzet: 250.000 machine-sentinels graven naar Zion en zullen hen binnen 72 uur bereiken. Terwijl Zion zich voorbereidt op de ultieme oorlog, krijgen Neo, Morpheus en Trinity van de Oracle het advies om de Sleutelmaker te vinden die hen zou helpen de Bron te bereiken. Ondertussen maken Neo's terugkerende dromen waarin Trinity sterft hem ongerust en alsof dat nog niet genoeg is, is Agent Smith op de een of andere manier aan verwijdering ontsnapt, is hij sterker geworden dan voorheen en heeft hij Neo als zijn volgende doelwit gekozen.

Geplaagd door vreemde herinneringen neemt Neo's leven een onverwachte wending wanneer hij zichzelf terugvindt in de Matrix.