Una visión futurista de Shangai que presenta una sociedad en la que los recuerdos pueden ser borrados y los peligros pueden predecirse. William (Tim Robbins), enviado a Shangai para investigar un fraude en la compañía de seguros Sphinx, tiene un virus que le permite leer la mente de los demás. Maria (Samantha Morton), que trabaja en Sphinx creando "papelles", documentos indispensables para que la gente pueda hacer cualquier cosa, es la persona que está cometiendo el fraude, vendiendo "papelles" falsos a las personas que Sphinx no admite como asegurados.
Neo y sus aliados corren contra el tiempo antes de que las máquinas descubran la ciudad de Zion y la destruyan. Mientras busca la verdad sobre la Matrix, Neo debe salvar a Trinity de un oscuro destino.
La ciudad humana de Zion se defiende de la invasión masiva de las máquinas mientras Neo lucha por terminar la guerra en otro frente y también se opone al agente Smith.