В 1999 году человек по имени Томас Андерсон (также известный как Нео) живет обычной жизнью. Технический специалист по программному обеспечению днем и компьютерный хакер ночью, он сидит один дома у монитора, ожидая какого-либо знака, сигнала, сам не зная, от кого или от чего. Однажды ночью с ним выходит на контакт таинственная женщина по имени Тринити. Нео знакомится с Морфеусом, опаснейшим террористом, который на самом деле является одним из лидеров восстания человечества. Морфеус раскрывает Нео страшную правду о мире: на самом деле это компьютерная симуляция, Матрица, созданная разумными машинами, чтобы контролировать человечество и невозбранно выкачивать из него тепловую и электрическую энергию для подпитки собственных элементов. 

Морфеус освобождает Нео из-под власти Матрицы и сажает на свой летающий корабль “Навуходоносор”, странствующий по подземным туннелям, так как вся поверхность Земли занята машинами и непригодна для жизни. Кроме того, он объясняет Нео, что тот – Избранный, единственный человек, которому под силу прервать многолетнюю гегемонию машин, поскольку только ему под силу изменять Матрицу и подстраивать под себя ее законы и алгоритмы. 

Чтобы понять, как освободить человечество, члены экипажа “Навуходоносора” должны погрузиться в Матрицу и отыскать прорицательницу Пифию, которая укажет им путь к свободе. Но путь затруднен внезапно повысившими активность из-за появления Избранного агентами – программами Матрицы, созданными для ее защиты. Защищаясь от агентов и предателей среди людей, Нео предстоит осознать собственные силы и стать новой надеждой человечества отвоевать настоящий, неискусственный мир, который они с таким трудом осознали. 

Исполнители главных ролей и основные члены съемочной группы фильма были обязаны прочесть работу французского философа Жана Бодрийяра “Симулякры и сумуляции”, которая излагает теорию о том, что человечество давно существует в условиях виртуальной симуляции реальности. В этой же книге Нео по сюжету прячет компьютерные диски. Сестры Вачовски постоянно вдохновлялись этой книгой во время написания сценария, однако сам Бодрийяр был недоволен их прочтением и заявил, что они исказили его идеи. 

Первая сцена фильма, в которой Тринити убегает от агентов, была снята всего за четыре дня, хотя репетиции и подготовки к съемке шли целых шесть месяцев. Хореографом по боевым искусствам был назначен Юэн Вупин, гонконгский режиссер, фильмами которого Вачовски восхищались. Сначала сестры планировали уделить тренировкам четыре месяца, но актеры были настолько не в форме, что Вупин заволновался и потребовал выделить еще больше времени. Боевой стиль каждого персонажа был разработан в отдельности, исходя из его сильных сторон. 

Знаменитый зеленый цифровой дождь из таинственных символов, один из самых узнаваемых образов фильма, был разработан Саймоном Уайтли на основе букв второго японского алфавита, катаканы. Его любимой шуткой стало говорить в интервью, что код создан из сотен японских рецептов суши. 

Визуальный эффект, известный как буллет-тайм, который заключается в показе полета пуль и движений актеров как бы в замедленном времени, разработал Джон Гаэта, специалист по спецэффектам, дизайнер и изобретатель. Основным источником своего вдохновения он называет Отомо Кацуширо, режиссера культового аниме «Акира». Годом ранее этот эффект использовался в фильме «Блэйд», но известным стал именно после «Матрицы».

Чтобы подготовиться к сцене, в которой Нео просыпается в капсуле, Ривз похудел на 7 килограммов и побрил все тело, чтобы придать своему герою изможденный вид. Окончание этой сцены, когда Нео падает в канализацию, завершило основной период съемок.