当姆·考博（莱昂纳多·迪卡普里奥 Leonardo DiCaprio 饰）与同事亚瑟（约瑟芬·戈登-罗维特 Joseph Gordon-Levitt 饰）和纳什（卢卡斯·哈斯 Lukas Haas 饰）在一次针对日本能源大亨齐藤（渡边谦 饰）的盗梦行动中失败，反被齐藤利用。齐藤威逼利诱因遭通缉而流亡海外的考博帮他拆分他竞争对手的公司，采取极端措施在其唯一继承人罗伯特·费希尔（希里安·墨菲Cillian Murphy 饰）的深层潜意识中种下放弃家族公司、自立门户的想法。为了重返美国，考博偷偷求助于父亲迈尔斯（迈克尔·凯恩 Michael Caine 饰），吸收了年轻的梦境设计师阿里阿德妮（艾伦·佩基 Ellen Page 饰）、梦境演员艾姆斯（汤姆·哈迪 Tom Hardy 饰）和药剂师约瑟夫（迪利普·劳 Dileep Rao 饰）加入行动。在一层层递进的梦境中，考博不仅要对付费希尔潜意识的本能反抗，还必须直面已逝妻子懋（玛丽昂·歌迪亚 Marion Cotillard 饰）的处处破坏，实际情况远比预想危险得多……