不久的将来，网络黑客尼奥对这个看似正常的现实世界产生了怀疑。他结识了黑客崔妮蒂，并见到了黑客组织的首领墨菲斯。墨菲斯告诉他，现实世界其实是由一个名叫“母体”的计算机人工智能系统控制，人们就像他们饲养的动物，没有自由和思想，而尼奥就是能够拯救人类的救世主。可是，救赎之路从来都不会一帆风顺，到底哪里才是真实的世界？如何才能打败那些超人一样的特勤？尼奥是不是人类的希望？这是黑客的帝国，程序和代码欢迎大家的到来。

上一部结尾，尼奥（基奴李维斯 饰）终于意识到自己的能力和使命，中弹复活后，变成了无所不能的“救世主”，他和女友崔妮蒂（凯莉·安·摩丝 饰），舰长墨菲斯（劳伦斯·菲什伯恩 饰）回到了人类的基地锡安，受到人们的热烈欢迎。
此时，“母体”决定先下手为强，派出了两万五千只电子乌贼攻击锡安基地；墨菲斯、尼奥和崔妮蒂则再次进入“母体”，寻找“制钥者”，准备从内部破坏；而本该被尼奥消灭的特勤史密斯似乎出了点问题，脱离了“母体”的控制，拥有可怕的复制能力，阻碍尼奥他们的行动。

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。

未来世界，随着科技的飞速进步，地球的污染也越来越严重。为了遏制这种现状，一家名为月能工业有限公司的企业应运而生。该公司致力于月球能源的开发，通过采集氦-3来满足地球对能源的需求。月能公司在月球设有基地，山姆·贝尔（山姆·洛克威尔 Sam Rockwell 饰）正是该基地 上唯一的工作人员。山姆是公司聘用的合同工，他已在月球孤零零地生活3年，陪伴他的只有智能机器人戈蒂（凯文·斯派西 Kevin Spacey 饰）。枯燥乏味的生活令山姆归心似箭，在还有两周就离开月球的时候，山姆偶然遭遇一起事故。醒来后的他发现戈蒂似乎对其有所隐瞒，公司高层也拒绝他的回程请求。山姆借机逃出基地，却在事故发生地点发现另一个自己……
本片荣获2009年爱丁堡国际电影节最佳英国影片奖、2009年西雅图国际电影节最佳男主角奖。