美国前间谍员柯布(莱昂纳多·迪卡普里奥饰)与搭档阿瑟(约瑟夫·戈登-莱维特饰)和纳什(卢卡斯·哈斯饰)在盗取日本能源大亨齐藤(渡边谦饰)的梦境中失败,反被齐藤利用。齐藤迫使柯布帮他将竞争对手的公司拆分,并在罗伯特·费希尔(希里安·墨菲饰)的潜意识中种下放弃家族公司的念头。为了回到美国,柯布求助于岳父迈尔斯(迈克尔·凯恩饰),并邀请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。在一层层深入的梦境中,柯布和团队必须面对各种挑战,包括受魔鬼般的潜意识控制和与齐藤的决斗,最终才能完成任务并重返现实世界。