Сюжет
Доминик Кобб (Леонардо Ди Каприо) занимается промышленным шпионажем, используя технологию совместных сновидений (PASIV). В начале фильма Кобб пытается получить важные сведения у японского бизнесмена по имени Сайто (Кэн Ватанабэ), но терпит неудачу. После этого Сайто сам выходит на Кобба и предлагает ему работу: нужно осуществить внедрение — с помощью сна внушить Роберту Фишеру (Киллиан Мёрфи), сыну энергетического магната Мориса Фишера (Пит Постлетуэйт), идею, которая могла бы разрушить империю его отца. Взамен Сайто поможет Коббу легально вернуться в США, где остались его дети.
Многие считают внедрение невозможным, но Кобб соглашается. Для внедрения им потребуется ввести объект в три уровня сна, и чтобы при этом сон был стабилен, требуется специальное снотворное, которое приготовит фармацевт Юсуф (Дилип Рао). Однако из-за этого снотворного невозможно покинуть сон, если «умереть» внутри сна — только через выброс. Также они обучают нового архитектора — Ариадну (Эллен Пейдж) и находят имитатора — Имса (Том Харди).
Ещё одна сложность: Коббу в снах является проекция его погибшей жены — Мол (Марион Котийяр). Но Кобб не может отказаться от участия в операции, потому что только он знаком с техникой внедрения. Кроме того, Фишер, как оказалось, проходил подготовку против шпионажа через сон. После погружения в первый уровень сна Юсуфа героям приходится скрываться от погони проекций Фишера. Во сне герои притворяются похитителями, пытающимися выведать у Фишера код от сейфа. Фишер никакого кода не знает, и по требованию похитителей называет случайную комбинацию. Скрываясь от погони в микроавтобусе герои, кроме Юсуфа уходят во второй сон (Артура).
Во втором уровне сна герои оказываются в отеле. Кобб убеждает Фишера, что похищение во сне было организовано Браунингом, чтобы узнать код и уничтожить завещание. Они убеждают его погрузиться в один сон с Браунингом, чтобы выведать его истинные мотивы. Тем самым они спускаются в сознание Роберта ещё глубже. Артур остаётся в гостинице для их защиты.
Третий уровень сна (сон Имса) происходит в засыпанной снегом крепости. Сайто и Роберт начинают поиск хранилища с сейфом, а Кобб и Ариадна вместе с Имсом отвлекают охранников. При этом герои пропустили выброс, который должен был случиться, когда Юсуф врезался в ограду моста. Сайто умирает от ран, а внезапно появившаяся Мол убивает Роберта в крепости прежде, чем тот вошёл в хранилище. Кобб убивает Мол. Ариадна предлагает вернуть Роберта к жизни, войдя в лимб.
В лимбе Кобб объясняет, почему ему является Мол: однажды Кобб и Мол вместе проникли в лимб, где прожили в мире собственных фантазий десятки лет. Но со временем такая жизнь стала для Кобба невыносимой, в то время как Мол предпочла отречься от настоящего. Когда Кобб захотел вернуться в реальный мир, Мол отказывалась. Тогда Кобб внедрил Мол идею о том, что её мир нереален и нужно умереть, чтобы проснуться и вернуться домой. Но вернувшись, Мол не могла избавиться от ощущения что её мир по прежнему ненастоящий и через некоторое время решила совершить самоубийство, чтобы вернуться, как ей казалось, в настоящую реальность. Кобб не смог её отговорить. При этом Мол подстроила всё так, чтобы её самоубийство выглядело будто её убил Кобб, и теперь он не мог вернуться в США. Сама Мол говорит, что его «реальный» мир все меньше отличается от сна, так как после её смерти Кобб постоянно в бегах от агентов анонимных корпораций и охотников за головами, точно как от проекций. После диалога с Мол Кобб нашёл Фишера и смог вытащить его из лимба.
Вернувшись в третий уровень сна, Фишер разговаривает в крепости с проекцией своего погибшего отца. Морис говорит, что разочарован не тем, что его сын не смог пойти по его стопам, а тем, что пытался сделать это. Сейф содержит бумажное завещание и предмет из детства Роберта, помогающие ему пережить катарсис. Роберт решает разделить отцовскую корпорацию, стремясь самостоятельно добиться успеха, и только время покажет, что из этого выйдет: либо корпоративная империя Фишера уйдет в небытие, либо Роберт построит на её руинах более мощную.
Серией выбросов (Ариадна в лимбе прыгает с балкона, в третьем уровне взрывается крепость, во втором — Артур с помощью взрывчатки толкает лифт, а в первом — фургон падает в воду) герои, кроме Кобба и Сайто, возвращаются в первый сон. Кобб остался в лимбе искать Сайто. Он нашёл его дряхлым стариком, но тот не забыл о договоре с Коббом. Когда заканчивается действие снотворного, все просыпаются в самолёте. Кобб наконец-то может вернуться домой и увидеть своих детей.
