道姆·柯布（莱昂纳多·迪卡普里奥 饰）与同事阿瑟（约瑟夫·戈登-莱维特 饰）和纳什（卢卡斯·哈斯 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道姆·柯布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 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，道姆·柯布偷偷求助于岳父迈尔斯（迈克尔·凯恩 饰），吸收了年轻的梦境设计师艾里阿德妮（艾伦·佩吉 饰）、梦境演员艾姆斯（汤姆·哈迪 饰）和药剂师约瑟夫（迪利普·劳 饰）加入行动。在一层层递进的梦境中，道姆·柯布不仅要对付罗伯特·费希尔潜意识的本能反抗，还必须直面已逝妻子梅尔（玛丽昂·歌迪亚 饰）的处处破坏，实际情况远比预想危险得多……