一个来自过去的加密信息让詹姆斯·邦德开始了一个神秘任务，从墨西哥城到最终的罗马，在那儿他邂逅了美艳的露琪亚·斯琪拉（莫妮卡·贝鲁奇 Monica Bellucci 饰），而她则是一名臭名昭著的意大利黑手党寡妇。邦德潜入到了一个密会中，揭开了一个名叫“幽灵党”的邪恶组织背后的秘密。
然而，远在伦敦的国家安全中心的新任负责人马克思·登彼（安德鲁·斯考特 Andrew Scott 饰）怀疑邦德这次行动的目的，并挑战M（拉尔夫·费恩斯 Ralph Fiennes 饰）掌权的军情六处的地位。邦德暗中召集了钱班霓（奈奥米·哈莉斯 Naomi Harries 饰）和Q博士（本·威肖 Ben Whishaw 饰），协助他寻找他宿敌的女儿——玛德琳·斯旺（蕾雅·赛杜 Léa Seydoux 饰）的下落，玛德琳·斯旺手里握有解开幽灵党秘密的线索。作为一名杀手的女儿，斯旺比绝大多数人更了解邦德。
正当邦德冒险潜入“幽灵党”中心时，他得知自己与他寻找的敌人（克里斯托弗·沃尔兹 Christoph Waltz 饰）之间有着骇人的联系……

第二集中，尼奥（基努·里维斯 Keanu Reeves 饰）没有能从内部摧毁“母体”，他的身体在真实世界的飞船上陷于昏迷，思想却被困在介于“母体”和真实世界的中间地带，这个地方由“火车人”控制。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）等人知道了尼奥的情况，在守护天使的带领下， 找到了“火车人”的控制者梅罗纹奇，经过一番激斗，将尼奥救了出来。
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，形势危在旦夕；尼奥和崔妮蒂驾驶了一艘飞船克服重重困难，到达机器城市，尼奥终于见到了机器世界的统治者“机器大帝”，双方谈判并达成了协议：尼奥除掉不受“母体”控制的史密斯，以换取锡安的和平。
在“母体”中，尼奥和史密斯展开了关系人类生死存亡的最后决斗。