在第二集中，尼奥（基努·里维斯 Keanu Reeves 饰）虽然从内部摧毁了“母体”，但他的身体却在真实世界的飞船上陷入昏迷。他的思想被困在了“母体”和真实世界之间的中间地带，由“火车人”控制。这时，墨菲斯（劳伦斯·菲什伯恩 Laurence Fishburne 饰）和崔妮蒂（凯瑞-安·莫斯 Carrie-Anne Moss 饰）等人得知了尼奥的情况。他们被守护天使带领，找到了“火车人”的控制者梅罗纹奇。经过一番激烈的战斗，尼奥被救了出来。
此时，电子乌贼部队对锡安发起了猛烈的攻击，人类组织所有机甲战士展开顽强的抵抗，形势十分危急。尼奥和崔妮蒂驾驶一艘飞船克服重重困难，到达机器城市。在那里，尼奥终于见到了机器世界的统治者“机器大帝”。双方进行了谈判，并达成了协议：尼奥除掉不受“母体”控制的史密斯，以换取锡安的和平。
然而，在“母体”中，尼奥与史密斯展开了关系人类生死存亡的最后决斗。
