現実の世界では、ハンマー号とネブカドネザル号の残った乗組員がロゴス号を発見。ナイオビら乗組員と合流していた。彼らは、燃料切れのロゴス号を再起動し、目を覚ましたベインに査問を始めるが、彼は記憶がないと話す。一方ネオは、理由は説明できないがマシン・シティに行くため船が必要だと言う。ハンマー号船長のローランドは反対するが、預言者にネオの助けを選択するよう言われていたナイオビがロゴス号を提供する。トリニティは、ネオと共に行く決意をする。
ハンマー号の乗組員たちは、センチネルを避けるために、航行の難しい補助パイプラインを通ってザイオンに戻ることを計画する。出発直後、ベインの尋問を任されていたマギーが殺害されていることに気づく。既にハンマー号内にベインの姿はなく、ロゴス号に侵入しているであろうことは明らかだったが、引き返してロゴス号に警告する余裕はなかった。ロゴス号では、エンジンが起動せずヒューズの点検に向かったトリニティーをベインが人質に取り、ネオを誘き寄せる。ネオは争いの中、スミスがベインに乗り移っていることに気づく。ネオは千切れた電気ケーブルで目を焼かれ視力を失うが、スミスの姿、プログラムだけは見えていた。ネオは、スミスを倒し、トリニティーを解放する。そして二人はトリニティーの操縦でマシン・シティーに向かう。
ロゴス号はセンチネル達の攻撃を受けながらもなんとかマシン・シティの中心部へたどり着き、トリニティは一瞬だけ上空の太陽を目撃することに成功するが、船ごと建物へ突っ込む形となり、トリニティは複数の鉄柱に体を貫かれていた。ネオと最後のキスを交わしてトリニティは絶命する運命にあった。ネオは、マシン・シティの支配者であるデウス・エクス・マキナと対面し、共通の脅威となったスミスを倒すことと引き換えに、ザイオン侵攻を止めるよう要求する。