L'histoire est assez fouillée et contient des concepts étranges aux spectateurs peu familiers à la littérature cyberpunk.

Les machines (ordinateurs, robots) dominent le monde. Les humains sont donc utilisés comme source d'énergie pour les machines, et sont maintenus immobiles dans des sarcophages, mais pour permettre à leur corps de vivre, leur esprit est stimulé : ils sont connectés à un vaste réseau informatique, la Matrice, qui simule une « vie normale ».

Les machines et ordinateurs sont eux-même reliés entre eux au sein d'un réseau distinct ; pour des raisons de « maintenance », il existe des points de connexion entre les deux réseaux, qui permettent aux machines de paramétrer la Matrice, d'en modifier la programmation, d'y introduire de nouveaux programmes.

Les programmes (logiciels) du réseau des machines sont eux-mêmes des entités conscientes. Du fait des règles de la société des machines, certains logiciels, considérés comme inutiles, sont condamnés à être détruits. Pour éviter cette fin, certains « s'enfuient » et se réfugient dans la Matrice (ils passent du réseau des machines au réseau des humains) de manière clandestine. C'est le cas de la petite fille de la famille indienne (la fin du film nous apprend que c'est un logiciel graphique puisqu'elle « dessine » une aurore pour Néo) ; le point de passage est symbolisé par un métro.

Une des opérations de maintenance de la Matrice consiste à la réinitialiser et à recharger complètement les programmes : c'est le reload, thème central du film.

• Keanu Reeves : Neo
• Laurence Fishburne : Capitaine Morpheus
• Carrie-Anne Moss : Trinity
• Hugo Weaving : Agent Smith
• Matt McColm : Agent Thompson
• Monica Bellucci : Persephone
• Lambert Wilson : Le Mérovingien
• Jada Pinkett Smith : Capitaine Niobe
• Neil et Adrien Rayment : Les jumeaux
• Harry J. Lennix : Commandant Lock
• Harold Perrineau Jr. : Link