尼奥救出墨菲斯之后，随同爱人崔尼蒂和其他战友一起，乘坐Nebuchadnezzar号飞船返回地球上最后一个人类据点——锡安基地。在那里，他们和其他自由战士们聚集到了一起。
就在这时，机器人派遣了为数250000的电子乌贼大军，开始进攻锡安基地，极弱的基地防守力量根本不足以对抗如此强大的乌贼兵团。尼奥因梦到崔尼蒂被杀而难以入睡。于此同时，被杀的史密斯，因为与尼奥解不开的联系迫使他违背系统，导致被系统删除，从而从系统中解脱了出来，并且拥有了超强的复制和战斗能力。他复制了锡安的战士，安插到了锡安基地。
尼奥再次找到先知，先知告诉他一切都在他的选择，只要他来到代码之源便能解救全人类，并告诉他先要找到开锁匠，和一些相关的线索。尼奥、墨菲斯和崔尼蒂三人找到梅罗纹，但梅罗纹并没有交出开锁匠。梅罗纹之妻佩瑟芬不满丈夫的变化，于是就告诉了三人开锁匠在哪里。得到开锁匠的三人随即遭到梅罗纹手下的追杀，但三人经过拼死战斗救回了开锁匠。开锁匠带着墨菲斯和尼奥来到通往代码之源的道路，可自己却被多个复制出来的史密斯杀死。
尼奥来到代码之源，母体的制造者告诉他，尼奥就是系统漏洞的累积，并说崔尼蒂处在生死关头，尼奥要么选择解救人类，要么选择解救崔尼蒂，但锡安就会沦陷。尼奥毫不犹豫选择拯救爱人。崔尼蒂果然和尼奥的梦境一样，虽被尼奥所救，但还是死了。尼奥用强大的力量唤回了崔尼蒂。尼奥告诉墨菲斯救世主拯救人类只是个谎言。
此时Nebuchadnezzar号受到电子乌贼的攻击而炸毁，幸亏他们逃了出来。尼奥感觉很不同，在现实世界中他同样用意念摧毁了那些电子乌贼，而后便然晕了过去。他们回到沃姆舰长的飞船，通过检查，尼奥的身体技能一切正常，但仍处于昏迷状态。沃姆告诉墨菲斯，由于有人提前启动了电磁炸弹，导致5艘战舰和队员们被电子乌贼屠杀，而电子乌贼们还在继续地朝地下的锡安挖掘。而他们从被毁的5艘战舰处救出了唯一的幸存者，其实这个幸存着班恩就是史密斯复制出来的卧底。
后来尼奥和崔尼蒂一起去了机器之城，在飞船坠落时，崔尼蒂被乱箭刺死了。尼奥伤心欲绝，随后尼奥回到了规阵之中，与史密斯决斗，结果可想而知，主角都是有光环的，不管敌人多么强大，主角都能把他杀死。杀死了史密斯之后。机器也收回了250000电子乌贼大军。故事就结束了。
看完整个《黑客帝国》三部曲以后。觉得有几句话很有意思：1、墨菲斯在解释为什么要留下一艘战舰等待先知的时候，有人质疑说这是不遵守命令的行为，墨菲斯是这样回答的：“没错，不过我们都在这里，正是因为我们都有叛逆精神。”
2、墨菲斯在对尼奥说：当一个思想被禁锢的囚犯，很不幸，我不能告诉你什么是母体。你必须自己去发现。这是你的最后机会。这次以后你再也无法回头。如果你吃下蓝色药丸，故事结束，你会在床上醒来，继续去彷徨。如果你吃下红色药丸，你就留在了这个仙境，我会带你去看，那个爱丽丝看到的兔子窝究竟有多深。记住，我要告诉你的只有真相，没有别的。
3、塞佛跟史密斯一起吃晚餐的时候说：“跟你知道吗，我知道这块牛排并不存在。我知道当我把他放进嘴里时，母体就会告诉我的大脑，这东西鲜嫩多汁。九年后的今天，你知道我领悟了什么吗？无知，就是幸福。”
