В конце фильма вполне отчетливо видно, что Нео жив. После сражения, когда машины отключают его, он видит их в ярком свете. Сомневаюсь, что он что-нибудь увидел бы, если бы умер. =))) Далее Тринити умерла (как и обещал Архитектор, хотя он не говорил, что произойдет после смерти), потому что Нео было необходимо:
1. Лишить всего, того ради чего он мог бы жить, для того, чтобы он был готов умереть за Зион. Ведь только так он мог победить Смита. Малейшее желание вернуться - слабость, отрешенность и шансов нет. Только бескомпромиссность!
2. Банальная месть, притом достаточно сильная, чтобы одной её хватило на уничтожение. (Это можно видеть в кадре, когда Смитт говорит о том, что смысл жизни в том , что она когда-нибудь кончается, Нео вспоминает о недавней смерти Тринити и бросается на него с новой силой.)