En un mundo donde se pude entrar a los sueños de los otros. Cobb (Leonardo DiCaprio) es un ejecutivo que de forma ilegal se filtra en la mente de las personas para sacar o poner información. El procedimiento para hacerlo es mediante un aparato portátil que funciona como una inyección intravenosa a la persona que se quiere filtrar. Cobb ciertamente no trabaja solo, ya que tiene un equipo formado por Arthur (Joseph Gordon-Levitt), Eames (Tom Hardy) y Ariadne (Ellen Page), una joven estudiante que está considerada como la arquitecto de la operación.

El trabajo de este equipo estará en peligro cuando Fischer (Cillian Murphy) se vuelva el presidente de la empresa que tiene trabajando a Cobb. Por lo mismo, el equipo se dispondrá a implantar en la mente de Fischer la idea de dividir la empresa en dos parte. Ahí es donde aparecerá Saito (Ken Watanabe) para chantajear a Cobb por lo que esta haciendo, e involucrar a su esposa llamada Lisa (Marion Cotillard).