不久的未来，毒品泛滥已经失去控制，一种极易上瘾的非法药品“D药丸”在美国境内流行，政府当局只好利用高科技监视系统对抗失控的局面。卧底的缉毒探员弗瑞德（基努?里维斯 饰）化名巴布?亚特，试图追踪毒品来源，这样，他与小毒贩唐娜?霍桑（薇诺娜?瑞德饰）、吸毒者吉姆?贝芮斯（小罗伯特?唐尼饰）、厄尼?洛克曼（伍迪?哈里逊饰）、查尔斯?费克（罗瑞?考克兰饰）等人住在一起。但实际上，弗瑞德也被“D药丸”的毒瘾深深吸引。随着毒瘾越来越深，他逐渐模糊现实与虚假间的界线，失去神智的弗瑞德，不断追寻大毒枭的隐藏之处，毫不知情自己一直置身于幕后黑手的摆弄。

海洋生物学学生西奥班登上一艘渔船出海考察，却遇上一种神秘可怕的生物，似有怪异的实体，并可以在人体中产生传染。当诡异的氛围在渔船上弥漫，西奥班不得不努力寻找生存下去的可能，试图和尚未传染的船员们团结在一起，共同应对怪物和人心的黑暗面。

约翰的父亲弗兰克(丹尼斯?奎德 Dennis Quaid 饰)死于30年前一次救火行动中。一次，翻看父亲的遗物时，约翰(詹姆斯?卡维泽 James Caviezel 饰)发现了30年前父亲使用过的一台老式无线电。在随手翻拨频段的时候，他竟然和一名年轻叫弗兰克的男子搭上了线。经过整夜长谈，约翰确定时空发生了错乱，这个弗兰克正是自己30年前的父亲。 　　约翰兴奋异常，顺利帮助父亲躲过了30年前的那场灾难。当他一觉醒来，惊讶地发现了相框中白发苍苍的父亲，他知道自己成功了。然而让人意想不到的是，历史一切都改写。约翰的拯救了父亲，而他的母亲却死于了多年前的一起连环杀人案。当约翰通过无线电再次联系30年前的父亲，意图让父亲阻止母亲被杀时，父亲却又意外成了嫌疑犯！

尼奥（基努·里维斯 Keanu Reeves 饰）和崔妮蒂（凯瑞-安·莫斯 Carrie-Anne Moss 饰）重回矩阵：在这里，一个是矩阵创造出来，周而复始的日常世界，另一个则是隐藏其后，真实的人类世界。为了弄清楚自己所处的“现实”究竟是真是假，尼奥不得不再次做出选择……