Tahun 1999, di sebuah kota yang tak disebutkan namanya, hidup seorang programmer komputer bernama Thomas Anderson. Di dunia maya, dia dikenal dengan nama "Neo", seorang hacker yang penasaran dengan sesuatu yang disebut "Matrix".

Rasa penasarannya membawanya pada Trinity, hacker misterius yang bilang bahwa hanya Morpheus yang bisa memberi semua jawaban yang ia cari. Tapi pencariannya membuat Neo jadi target kejaran para Agen, dipimpin oleh Agen Smith. Meski Morpheus mencoba menuntunnya lewat telepon, Neo akhirnya tertangkap.

Dalam interogasi, Neo menolak bekerja sama, dan para Agen membalas dengan menutup mulutnya serta menanamkan alat pelacak robotik di tubuhnya. Ketika ia terbangun, Neo mengira semuanya hanya mimpi buruk, sampai Trinity dan timnya datang dan mengeluarkan alat itu langsung dari tubuhnya. Mereka lalu membawanya menemui Morpheus, yang memberinya dua pilihan: pil merah untuk tahu kebenaran tentang Matrix, atau pil biru untuk kembali ke hidup normal.

Neo memilih pil merah dan bangun di dunia nyata, di dalam sebuah kapsul mesin yang penuh kabel. Di sana, ia melihat ribuan manusia lain yang juga tertawan dan dijadikan sumber energi oleh mesin, sebelum akhirnya diselamatkan Morpheus dan dibawa ke kapal Nebuchadnezzar.

Morpheus menjelaskan bahwa sebenarnya mereka hidup di tahun 2199. Dunia telah hancur sejak manusia kalah perang melawan kecerdasan buatan ciptaan mereka sendiri. Untuk melawan, manusia dulu menutupi langit agar mesin kehilangan tenaga surya.

Tapi mesin malah membalas lebih kejam, mereka menanam manusia di ladang-ladang besar, memanen energi listrik dari tubuh manusia, dan membuat dunia simulasi bernama Matrix agar manusia tetap tenang tanpa sadar mereka diperbudak. Sisa manusia yang bebas hidup di kota bawah tanah bernama Zion, berjuang dengan sumber daya yang terbatas.

Morpheus dan timnya terus masuk ke Matrix untuk membebaskan orang-orang lain, menggunakan kemampuan super yang bisa mereka aktifkan di dalam sistem itu. Tapi para Agen, program penjaga Matrix, jauh lebih kuat. Mati di sana berarti benar-benar mati di dunia nyata. Morpheus percaya Neo bukan orang biasa, dia yakin Neo adalah "the One", sosok yang diramalkan bakal menyelamatkan umat manusia.

Namun, benarkah Neo adalah orang yang ditunggu-tunggu itu? Atau semua ini hanya bagian lain dari permainan yang lebih besar di dalam Matrix?