Нео оказывается заперт на станции метро, являющейся переходным пунктом между Матрицей и реальным миром. В эту ловушку его заманил Меровинген, которому подчиняется глава станции, загадочный Проводник.

Морфеус, поборов отчаяние, вызванное крушением его надежд страшной правдой об Избранном, с помощью Пифии наконец понимает, что освободить Нео можно только из Матрицы. Для этого он заново собирает экипаж “Навуходоносора” и отправляется к Меровингену. В конце концов они освобождают Нео и провожают того к оракулу.

Пифия сообщает Избранному, что Смит, получивший полную свободу внутри Матрицы, начал воспринимать ее как тюрьму и теперь намерен уничтожить оба мира, и реальный, и виртуальный. В этом плане они с Нео являются полными противоположностями, и последний может остановить войну.

Тем временем сам Смит приходит в сознание в теле Бэйна на борту “Навуходоносора”. Он делает вид, что ничего не помнит, и готовится устроить диверсию, чтобы остановить продвижение Нео к Городу машин, тем самым помешав ему прекратить войну.

Пока корабль с Нео, Тринити и Бэйном продвигаются к сердцу Города, Главному Компьютеру, охотники с гигантскими бурами атакуют Зион. Ценой огромных потерь повстанцам удается отбить атаку, но это только первая волна. Тысячи машин готовы уничтожить последние остатки горожан. Теперь только Нео может сохранить человечество, но для этого ему нужно одолеть своего самого сильного и коварного противника как в реальном мире, как в Матрице.

Съемки фильма начались на следующий день после окончания съемок предыдущей части трилогии. Совместный график съемок составил 250 дней. Благодаря этому проект стал во главе самых долгих фильмов, когда-либо снимавшихся в Австралии. 

Глория Фостер, сыгравшая Пифию в первом и втором фильмах, умерла до завершения съемок третьей части. Ее заменила Мэри Элис. Ее изменившаяся внешность частично объясняется в сюжете фильма. 

14-минутная сцена финальной битвы между людьми и машинами считается одной из самых дорогих и сложных сцен в истории кино. Она обошлась продюсерам в 40 миллионов долларов. При этом сцена финального сражения Нео и агента Смита стоила 15 миллионов. Для нее актеры и их дублеры на протяжении полутора месяцев по 12 часов в день снимались под искусственным дождем. Чтобы не простудиться, под пиджаками они носили гидрокостюмы. При этом многие дождевые капли на самом деле сгенерированы на компьютере. Толпа репликантов Смита, как и в предыдущей части, в основном сгенерирована на компьютере. Кстати, битва происходит на том же месте, откуда звонил из телефонной будки Нео в конце первой части трилогии. 

Оператор фильма Билл Поуп заявил, что съемки были куда сложнее технически и морально, чем во время создания первого фильма. Руководство студии постоянно держало площадку под наблюдением, что создавало давление на группу и не способствовало творческому процессу. Кроме того, в тот период Вачовски находились под влиянием великого британского перфекциониста Стэнли Кубрика и слишком серьезно воспринимали некоторые его советы. Так, они снимали очень много дублей, намеренно изматывая актеров, чтобы те играли более правдоподобно. Впрочем, переводя фильмы в 4к, Поуп отметил, что сняты они великолепно. 

В 2020 году Лилли Вачовски заявила, что изначально сюжет фильма являлся аллюзией на проблемы трансгендеров и гендерной идентичности, но в годы создания фильма мир кино еще не был готов это осознать. Это заявление вызвало резкий всплеск недовольства у фанатов фильма, тем более что в этом году сестра режиссерки Лана приступила к созданию четвертой части франшизы. Премьера фильма планируется на 22 декабря 2021 года.