Dominick („Dom“) Cobb (Leonardo DiCaprio) und seine Frau Mal (Marion Cotillard) experimentieren mit Träumen, bis es ihnen schwerfällt, Traum und Wirklichkeit zu unterscheiden. Dom benutzt einen kleinen Kreisel, um zu überprüfen, ob er träumt oder wach ist: Kippt der Kreisel nach einer Weile um, befindet er sich in der Wirklichkeit, dreht er sich immer weiter, handelt es sich um einen Traum.

Mal ist schließlich überzeugt, dass sie sich noch in einem Traum befinden und sich das Leben nehmen müssen, um in die Realität zurückkehren zu können. Ausgerechnet am Hochzeitstag sieht Dom sie vom Hotelzimmer aus mit den Beinen im Freien in einem Fenster gegenüber sitzen. Verzweifelt versucht er, sie vom Suizid abzuhalten, aber sie hört nicht auf ihn und lässt sich in die Tiefe fallen.

Weil sie befürchtete, dass er sich nicht mit ihr zusammen töten würde, schrieb sie einem Rechtsanwalt, sie fühle sich von ihm bedroht. Um nicht wegen Mordes angeklagt zu werden, flieht Dom aus den USA und lässt die beiden Kinder Phillipa (Claire Geare, Taylor Geare) und James (Magnus Nolan, Johnathan Geare) in der Obhut seines Vaters Miles (Michael Caine) zurück.

Zwei Jahre später arbeitet er für ein Unternehmen, das im großen Stil Industriespionage betreibt. Dominick Cobb hat sich zu einem Experten für die extraction von Informationen aus dem Unterbewusstsein eines sedierten Träumenden entwickelt. Zu seinem Team gehören Arthur (Joseph Gordon-Levitt) und Yusuf (Dileep Rao).

Der Versuch, dem japanischen Unternehmer Saito (Ken Watanabe) während eines Traums Geschäftsgeheimnisse zu rauben, schlägt zwar fehl, aber Saito ist so beeindruckt von der Methode, dass er Cobb einen Auftrag anbietet. Dabei soll die Vorgehensweise jedoch umgekehrt werden. Statt einem Träumenden eine Information zu entlocken, soll ihm ein Gedanke eingepflanzt werden: inception statt extraction. Saitos gefährlichster Konkurrent, Maurice Fischer (Pete Postlethwaite), ist ein alter Mann und wird wohl demnächst die Geschäftsführung seinem Sohn Robert (Cillian Murphy) übertragen. Dem soll Cobb die Idee ins Unterbewusstsein einsetzen, es sei richtig, den Weltkonzern in einzelne Firmen aufzuteilen. Als Gegenleistung verspricht Saito, er werde über seine Verbindungen dafür sorgen, dass Cobb zu seinen Kindern in die USA zurückkehren kann, ohne eine Anklage befürchten zu müssen.

Für die schwierige Aufgabe verstärkt Cobb das Team. Aus Mombasa holt er den Fälscher Eames (Tom Hardy), und in Paris heuert er die hochbegabte Studentin Ariadne (Ellen Page) als Traumarchitektin an.

Er führt sie zunächst in die Möglichkeiten ein, den Traum eines anderen Menschen zu beeinflussen. Dabei bleibt es Ariadne nicht verborgen, dass in seinen eigenen Träumen immer wieder seine Ehefrau auftaucht, eine Figur, die seine Vorhaben sabotiert. Cobb fühlt sich schuldig an ihrem Tod, weil er sie für einen ersten Versuch mit inception missbraucht und ihr vor zwei Jahren die Vorstellung eingepflanzt hatte, sie befänden sich weiterhin in einem Traum. Ariadne erkennt die Risiken, die sich aus Cobbs Schuldgefühlen und dem unkontrollierten Auftauchen Mals ergeben können, ist jedoch von den Möglichkeiten der Traummanipulation so fasziniert, dass sie sich dem gefährlichen Unternehmen anschließt.

Als Robert Fischer kurz nach dem Tod seines Vaters in Sydney ein Flugzeug nach Los Angeles besteigt, gehen auch Dominick Cobb, Ariadne, Arthur, Eames, Yusuf und Saito mit an Bord. Cobb mischt dem Firmenerben unbemerkt ein Betäubungsmittel in ein Glas Wasser. Dann verbindet er sich über eine Apparatur mit ihm.

Fischer ist jedoch mental geschult und verfügt selbst als Träumender über starke Abwehrkräfte, die sich als professionelle, schwer bewaffnete Bodyguards manifestieren. In einer stark befahrenen Großstadtstraße werden die Eindringlinge verfolgt und beschossen. Saito wird getroffen und schwer verletzt. Ein Güterzug bahnt sich seinen Weg durch die Straßenschlucht und zermalmt alles, was im Weg steht. Fischer entkommt zunächst, aber Cobbs Team kapert ein Taxi und verschleppt ihn. In einer Lagerhalle wird Fischer mit seinem ebenfalls gefangen gehaltenen Onkel Peter Browning (Tom Berenger) zusammengebracht, von dem er erfährt, dass sein Vater in einem Safe ein zweites, noch geheimes Testament hinterlegte.

Als Fischers Leibwächter die Lagerhalle umstellen und angreifen, flüchtet das Team mit Robert Fischer in einem Lieferwagen, den Yusuf steuert.

Während der rasanten Fahrt verbindet Cobb sich erneut über die Apparatur mit Fischer, um in eine tiefere Traumebene zu gelangen.

Auf dieser Ebene wird Robert Fischer an einer Hotelbar von einer Blondine (Talulah Riley) angesprochen. Als Cobb dazukommt und Fischer anspricht, geht sie. Cobb macht den Unternehmer darauf aufmerksam, dass die Frau seine Brieftasche stahl. Er gibt sich als Security-Spezialist aus und redet Fischer ein, dass jemand versuche, in dessen Unterbewusstsein einzudringen, um Geschäftsgeheimnisse zu stehlen. Nachdem es ihm gelungen ist, Fischer zu verunsichern und ihn von seiner Professionalität zu überzeugen, bietet er ihm seinen Schutz an. Er bringt ihn nach oben und tötet auf einem Korridor zwei Angreifer, bevor er mit dem Unternehmer ein Hotelzimmer betritt. Als Peter Browning hereinkommt, erweckt Cobb durch geschickte Bemerkungen den Verdacht, der Bruder des verstorbenen Tycoons sei Drahtzieher der Verfolgung seines Neffen.

Während Arthur auf dem Hotelkorridor zurückbleibt und weiter gegen die Bodyguards kämpft, bringen Cobb und Ariadne den Unternehmer noch eine Traumebene tiefer. Plötzlich taucht Mal auf und erschießt Robert Fischer. Cobb hätte es verhindern können, aber er zögerte, auf sie zu schießen. Erst nachdem sie den Schuss abgefeuert hat, tötet er sie.

Auf dem zweiten Traumlevel wird der Lieferwagen von den Verfolgern bedrängt. Robert Fischer und die Teammitglieder liegen bis auf Yusuf schlafend im Wagen. Weil Yusuf kaum noch eine Chance sieht, zu entkommen, gibt er das auf allen Traumebenen zu hörende Zeichen zum Aufwachen, indem er das Autoradio einschaltet und das von Edith Piaf gesungene Chanson „Non, je ne regrette rien“ erklingen lässt. Nun sollten sich alle mit einem Kick in die Realität zurückbefördern. Saito erliegt auf der obersten Traumebene seiner Verletzung. Yusuf lenkt den Van von einer Brücke, damit er und die anderen Insassen beim Aufschlag auf dem Wasser zu sich kommen.

Aber Cobb geht mit Ariadne noch eine Stufe tiefer, in den Limbus, den Ort, an dem sich alle befinden, die in einem Traum starben und nicht wieder aufwachten.

Wenn Sie noch nicht erfahren möchten, wie es weitergeht,
überspringen Sie bitte vorerst den Rest der Inhaltsangabe.

Dort versucht Mal, ihren Mann zu überreden, bei ihr zu bleiben, und als er nicht dazu bereit ist, sticht sie mit einem Messer auf ihn ein, wird jedoch von Ariadne erschossen.

Robert Fischer, der auf der dritten Traumebene wiederbelebt wurde, tritt zu seinem Vater ans Sterbebett. In der Realität verstand er nur das Wort „enttäuscht“, das er auf sich bezog, aber jetzt hört er, dass der Sterbende flüstert, er sei von sich selbst enttäuscht. Bevor Maurice Fischer für immer die Augen schließt, öffnet er einen Safe neben dem Bett. Darin findet sein Sohn ein Windrad für Kinder.

Cobb sucht den bereits vergreisten Saito in dessen Villa auf und erinnert ihn an sein Versprechen.

Der Aufschlag des Lieferwagens auf der Wasseroberfläche lässt alle aufwachen. Sie befinden sich wieder im Flugzeug auf dem Weg nach Los Angeles.

Nach der Landung telefoniert Saito und sorgt dafür, dass Cobb die Passkontrolle ungehindert passieren kann. Miles holt ihn ab und bringt ihn nach Hause, wo sich Phillipa und James über die Rückkehr ihres Daddys freuen. Cobb lässt den Kreisel auf einer Tischplatte rotieren. Das Bild wird ausgeblendet, bevor zu erkennen ist, ob der Kreisel umkippt oder nicht.