Como se muestra al principio de la película, Kevin es un magnate del creciente mundo tecnológico para el año 1989; es el presidente de ENCOM, una empresa pionera en este campo. De repente, Kevin desaparece y Sam queda huérfano (pues su madre ya había muerto antes) bajo el cuidado de sus abuelos, siendo heredero de las acciones de ENCOM, que pertenecen a su familia.
20 años después, Sam es contactado por Alan, un amigo de su padre; quien le dice que ha recibido un mensaje proveniente del local de videojuegos que ambos poseían (Abandonado desde entonces). Allí, Sam descubre un laboratorio con computadoras avanzadas e inintencionalmente es transportado a "La Red".
De ahí en adelante, la película se desarrolla como una lucha entre: Sam, su padre y Quorra (Una ISO); y CLU y los programas que éste ha dominado y ha hecho rebelar en contra de Kevin. En el mundo digital, "La Red" existen tres tipos de seres (por así llamarlos): los usuarios o programadores (Sam y Kevin), los programas (entes programables, como su nombre lo indica, que viven en este mundo y pueden ser fácilmente destruidos) e ISOs (Algoritmos Isomórficos Sintientes).
Estos últimos eran el regalo que Kevin quería dar a nuestro mundo; eran seres supremamente sabios que podían cambiar nuestra existencia; pero CLU, se rebeló (buscando la perfección, su razón de vida), y puso "La Red" a sus pies, tras matar a todos los ISOs, menos uno, Quorra.
CLU busca llegar a nuestro mundo e imponerse con su sistema de perfección y los programas que controla. Sam busca devolver a su padre al mundo tangible, y Kevin busca salvar a la humanidad del poder de los programas.
Tras una intensa lucha por alcanzar el portal que separa ambos mundos, Quorra y Sam logran devolverse a nuestro mundo; dejando tras ellos a Kevin y a su mundo en medio de su auto-destrucción.
La película finaliza con Sam mostrándole a Quorra un amanecer en nuestro mundo.
Este último detalle, muestra la diferencia entre el mundo real y el mundo digital. Durante toda la película, (o la mayor parte de ella), nuestra vista solo percibe cuatro gamas de colores: el negro, el naranja (que representan la inhumanidad del mundo digital y el dominio de CLU, respectivamente), el blanco (que representa la humanidad dentro de todo, y de hecho, simboliza a los usuarios e ISOs) y el azul, que se presenta ambiguo, pues es el color dominante en este mundo digital; y a la vez, representa lo que podríamos llamar: el equipo bueno.
El azul en su primer significado (el mundo digital), representa la frialdad de ese mundo; y en el segundo (los usuarios), representa la libertad que ellos poseen, buscan y simbolizan.
Las imágenes del mundo digital son muy perfectas, por así decirlo, pues son figuras geométricas simples y muchas líneas rectas. Lo estricto del ambiente digital es simbolizado mediante este uso de las figuras; y nos transporta a nuestro estereotipo de lo informático: algo concreto, rígido, conciso.
El temor que se representa en la historia, es principalmente, el temor a llegar a un punto en que nuestro deseo por la perfección nos lleve al caos de un mundo que inventamos nosotros mismos. Nos podría llevar a la destrucción de nosotros mismos, al ser reemplazados por entes programables, que transformarán nuestro mundo humano (imperfecto) en un mundo monótono, sincronizado, que de todas formas, no alcanzará la perfección.