多姆·科布（多姆·科布由莱昂纳多·迪卡普里奥饰演）是一个熟练的潜意识盗贼，他的任务是通过进入人们的梦境中盗取机密信息。一天，多姆受雇于富有的商人萨特（萨特由肯·温斯顿饰演），被要求执行一个艰巨的任务，即进行“植入”而不是“盗取”。
任务的目标是创造一个植入念头，让目标人物罗伯特·费舍尔（罗伯特由西里尔·拉法列尔饰演）相信他应该解散他父亲的商业帝国。多姆组建了一个专业团队，包括他的长期合作伙伴阿瑟（阿瑟由约瑟夫·高登-莱维特饰演）、枪手尤斯夫（尤斯夫由汤姆·哈迪饰演）、建筑师阿里雅德妮（阿里雅德妮由艾伦·佩吉饰演）和化学家埃姆（埃姆由迪利普·劳饰演）。
他们进入了费舍尔的梦境层级，利用共享梦境的技术逐渐深入。但随着任务的进行，多姆发现任务并非如此简单。费舍尔的潜意识开始对团队进行攻击，并阻止他们达到目标。与此同时，多姆还要面对自己内心的秘密和过去的痛苦。
为了完成任务，多姆和他的团队必须在不同层级的梦境中展开斗争，应对各种挑战和危险。他们不断进入更深层次的梦境，同时必须小心不被困在无限梦境中。