故事发生在三十年代的上海，顾维邦（杨佑宁 饰）是一位名不见经传的小导演，一次偶然中，他遇见了名为梦思凡（林心如 饰）的女明星，两人一拍即合，决定拍摄一部爱情惊悚电影，顾维邦为其取名为《夜半歌声》。 一切都进行的很顺利，演员们纷纷入驻剧组，只等待开拍。顾维邦将拍摄地点选在了丽宫电影院，虽然很多人告诫他这里曾经发生过耸人听闻的灵异事件，不宜久留，但固执的顾维邦毫不在意。果不其然，没过多久，剧组里就接连发生了许多怪事，直到扮演男主角的演员离奇死亡，众人才发现事情已经如此严重。顾维邦的未婚妻麦丽斯（黄幻 饰）来到剧组想要调查事件的真相，却牵扯出了一段顾维邦和梦思凡之间的尘封旧事。
道姆·柯布（莱昂纳多·迪卡普里奥 Leonardo DiCaprio 饰）与同事阿瑟（约瑟夫·戈登-莱维特 Joseph Gordon-Levitt 饰）和纳什（卢卡斯·哈斯 Lukas Haas 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 Cillian Murphy 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 Michael Caine 饰），吸收了年轻的梦境设计师艾里阿德妮（艾伦·佩吉 Ellen Page 饰）、梦境演员艾姆斯（汤姆·哈迪 Tom Hardy 饰）和药剂师约瑟夫（迪利普·劳 Dileep Rao 饰）加入行动。在一层层...
