道姆·柯布（莱昂纳多·迪卡普里奥LeonardoDiCaprio饰）与同事阿瑟（约瑟夫·戈登-莱维特JosephGordon-Levitt饰）和纳什（卢卡斯·哈斯LukasHaas饰）在一次针对日本能源大亨齐藤（渡边谦饰）的盗梦行动中失败，反被齐藤利用。齐藤威逼利诱因遭通缉而流亡海外的柯布帮他拆分他竞争对手的公司，采取极端措施在其唯一继承人罗伯特·费希尔（希里安·墨菲CillianMurphy饰）的深层潜意识中种下放弃家族公司、自立门户的想法。为了重返美国，柯布偷偷求助于岳父迈尔斯（迈克尔·凯恩MichaelCaine饰），吸收了年轻的梦境设计师艾里阿德妮（艾伦·佩吉EllenPage饰）、梦境演员艾姆斯（汤姆·哈迪TomHardy饰）和药剂师约瑟夫（迪利普·劳DileepRao饰）加入行动。在一层层递进的梦境中，柯布不仅要对付费希尔潜意识的本能反抗，还必须直面已逝妻子梅尔（玛丽昂·歌迪亚MarionCotillard饰）的处处破坏，实际情况远比预想危险得多……

繁华大都会美国纽约，邪恶领袖施莱德率领的大脚帮在城市内为非作歹，甚嚣尘上。安保公司老板埃里克·萨克斯（威廉·菲德内尔WilliamFichtner饰）推出最新安保系统，发誓维护城市的和平。第6频道女记者爱普尔·奥尼尔（梅根·福克斯MeganFox饰）偶然拍到大脚帮被四名神秘侠客挫败的画面，在第二次遭遇非常事件时，她惊讶地发现四名侠客竟然是变异后的巴西龟：拉斐尔、列奥纳多、米可朗基罗、多纳泰罗。忍者神龟的名字勾起了爱普尔儿时的记忆，当年她的父亲与萨克斯正是研究生物变异实验的伙伴。她将这个消息告诉给萨克斯，可是在和忍者神龟及其老师斯普林特会面后，才发觉萨克斯与施莱德是这座城市内的罪恶之源……本片根据同名经典漫画改编。