В фильме Матрица: Революция Нео и Бэйн лежат без сознания в медицинском отсеке корабля Хаммер. Внутри Матрицы Нео оказался в ловушке на станции метро Mobil Ave (анаграмма для неопределенности), переходной зоны между Матрицей и Машинным Городом. Он встречает «семью» программ, в том числе девушку по имени Сати. «Отец» говорит Нео, что метро управляется Trainman, программой, лояльной Меровингу. Когда Нео пытается сесть на поезд с семьей, Trainman отказывается и подавляет его.
Серафим связывается с Морфеем и Троицей от имени Оракула, который сообщает им о заключении Нео. Серафим, Морфеус и Троица входят в Клуб Хел, где они противостоят Меровингову и вынуждают его освободить Нео. Обеспокоенный видениями Города Машин, Нео посещает Оракула, который показывает, что Смит намерен уничтожить Матрицу и реальный мир. Она заявляет, что «все, что имеет начало, имеет конец» и что война закончится. После ухода Нео большая группа кузнецов ассимилирует Сати и Серафима. Оракул принимает ее ассимиляцию, и Смиты получают ее способности предвидения, но неясно, была ли она фактически потеряна навсегда в этом процессе.
В реальном мире команды Навуходоносора и Молота находят и активируют корабль Ниобе, Логос. Они допрашивают Бэйна, который говорит, что у него нет воспоминаний о более ранней бойне. Пока капитаны планируют оборону Сиона, Нео просит корабль отправиться в Машинный Город. По мотивам своей встречи с Оракулом Ниоба предлагает ему Логос. Нео уходит в сопровождении Троицы. Бэйн, который убрал Логос, берет троицу в заложники. Нео понимает, что Смит ассимилировал Бэйна, и началась драка. Бэйн жжет глаза Нео силовым кабелем, постоянно ослепляя его. Нео, обнаружив способность воспринимать что-либо из части машинного исходного кода в реальном мире в золотом свете, видит и убивает Бэйна. Троица летит им в Машинный Город.
Ниобе и Морфеус устремляются к Сиону в Молоте, чтобы помочь людям в защите. Верфь Сиона захвачена ордой Стражей, и смертельно раненный Капитан Мифунэ приказывает Киду открыть ворота для Молота. Когда он прибывает, он разряжает свой ЭМИ, отключая всех присутствующих Стражей, а также оставшуюся оборону Сиона. Люди вынуждены отступать и ждать следующей атаки, думая, что это будет их последний бой.
Около Машинного Города Логос бомбардируется тысячами ракет, что приводит к его падению, смертельно ранив Тринити. Нео входит в Машинный Город и встречает «Deus Ex Machina», лидера машины. Нео предупреждает, что Смит планирует покорить Матрицу и реальный мир, и предлагает остановить Смита в обмен на мир с Сионом. Лидер машины соглашается, и Стражи прекращают атаковать Сион.
Машины обеспечивают соединение для Нео, чтобы войти в Матрицу. Внутри выходит Смит с силами Оракула, говоря, что он предвидел свою победу над Нео. После длительной битвы Нео понимает, что другого пути победить не существует, и позволяет себе ассимилироваться. Лидер машины посылает волну энергии в тело Нео в реальном мире. Поскольку Нео подключен к Источнику, прилив энергии приводит к разрушению клона Нео-Смита и всех других клонов Смита в Матрице, удаляя Смита раз и навсегда. Стражи уходят из объятий Сиона, Морфея и Ниобы, и Нео видит окончательное видение города машин, в то время как, похоже, он поддается его травмам, поскольку его тело уносится машинами.
Матрица перезагружается, и Архитектор встречает Оракула в парке. Они согласны с тем, что мир будет длиться «так долго, как это возможно» и что тем людям, которые этого хотят, будет предоставлена возможность покинуть Матрицу. Отвечая на вопрос о судьбе Нео, Оракул говорит Сати, что она думает, что они снова увидят Нео, поскольку Сати рассказывает, что создала красивый восход солнца над горизонтом в честь Нео. Серафан спрашивает Оракула, знает ли она, что это произойдет. Она отвечает, что не знала, но верила.