Hoofdcast:
* Keanu Reeves als Neo
* Laurence Fishburne als Morpheus
* Carrie-Anne Moss als Drievuldigheid
* Hugo Weven als agent Smith
* Jada Pinkett Smith als Niobe
* Lambert Wilson als De Merovingische
* Monica Bellucci als Persephone
* Harold Perrineau als Link
* Daniel Bernhardt als agent Johnson
* Nona Gaye als Zee
Bijrollen:
* Ian Bliss als Rhesus
* Collin Chou als Seraf
* Anthony Wong als De Sleutelmaker
* Bruce Spence als De Architect
* David Roberts als Muis
* Harry Lennix als Het Orakel
* Gloria Foster als The Oracle (archiefbeelden)
* Alanna Masterson als Jonge Drie-eenheid
Deze lijst bevat de primaire cast, maar er zijn nog veel andere bijrollen en kleinere personages in de film.