《盜夢空間》講得是壹個愛情和壹個偷盜故事，夢中竊取和植入思想，夢中還可以做夢。
柯柏（Cobb，萊昂納多·迪卡普裏奧 飾）被海水沖到沙灘上，接著被持槍的守衛帶到壹個老人的私人會所，和老人經過壹番談話後，場景切換到齊藤（Saito，渡邊謙 飾）的夢境裏。柯柏、亞瑟（Arthur，約瑟夫·高登-萊維特 飾）和造夢者奈許（Nash，盧卡斯·哈斯 飾）受雇盜取在齊藤意識裏的商業計劃。柯柏雖然成功地竊取到機密資料，但卻發現內容並不完整，且齊藤已經知道他們正在入侵他的夢境。醒來後，四人身處齊藤位於委內瑞拉的私人住處，並開始對齊藤拷打，但齊藤偶然地發現地毯的材質不同，所以依然知道自己還在夢境中。任務宣告失敗，所有人在前往大阪的新幹線列車上清醒，草草地在齊藤醒來前收拾好儀器。柯柏和亞瑟責怪奈許的錯誤，而為了逃避雇主的追殺，他們的團隊就此解散。柯柏和亞瑟在東京的壹家酒店碰面，打算從頂樓搭乘直升機逃走，然而齊藤卻在直升機裏現身。齊藤告知柯柏和亞瑟，透露他們避難路線的人便是奈許，但是齊藤卻反而提供兩人壹份工作和交易，並命令手下解決背叛同伴及向他泄密的奈許。 ? 植夢的對象是齊藤事業上的競爭對手－莫瑞斯·費雪（Maurice Fischer，彼得·普斯特李威 飾）之子羅勃·費雪（Robert Fischer，斯裏安·墨菲 飾），齊藤計劃為費雪植入的意念是瓦解他父親的企業帝國，從而防止這間公司壟斷能源市場，而柯柏和亞瑟也毅然接受了任務。 ? 柯柏開始召集團隊，首先雇用了伊姆斯（Eames，湯姆·哈迪 飾），能在夢中自由變換外型的老手；還有化學家尤瑟夫（Yusuf，迪利普·李奧 飾），他研發的強效鎮定劑能穩定三層夢境的狀態；此外還有建築系學生亞莉雅德（Ariadne，艾蓮·佩奇 飾），為新的造夢者。但亞莉雅德在柯柏的夢境受訓時，發現柯柏的已故妻子茉兒（Mal，瑪麗昂·歌迪亞 飾）不斷幹擾柯柏的夢境。柯柏至此才告訴亞莉雅德壹切的真相，他和茉兒曾在夢境中***同生活了幾十年，在夢境中白頭偕老，但茉兒自夢中醒來後，仍以為自己仍在夢境中，於是她嘗試說服柯柏壹起再度自殺而重返現實世界。最後茉兒設下圈套，在他面前墜樓身亡，柯柏自此為了逃脫謀殺的指控而流亡海外。