La adolescente Nancy Thompson debe descubrir la oscura verdad que ocultan sus padres después de que ella y sus amigos se convierten en el objetivo del espíritu de un asesino en serie que porta un guante de cuchillas que aparece en sus sueños y que, si mueren, los mata en la vida real.
Cuando descubre que su novia, Clementine, ha hecho que borren de su memoria todos los recuerdos de su tormentosa relación, Joel Barish se pone en contacto con el creador del proceso para que borre a Clementine de su memoria.
En un extraño y deprimente universo futurista donde reinan las máquinas, una mosca cae dentro de un ordenador y cambia el apellido del guerrillero Harry Tuttle (Robert de Niro) por el del tranquilo padre de familia Harry Buttle, que es detenido y asesinado por el aparato represor del Estado. El tranquilo burócrata Sam Lowry (Jonathan Pryce) es el encargado de devolver un talón a la familia de la víctima, circunstancia que le permite conocer a Jill Layton (Kim Greist), la mujer de sus sueños. Y, mientras la persigue, hace amistad con Harry Tuttle y se convierte en su cómplice.
Dom Cobb es un ladrón de secretos que se sumerge en los sueños de otros para extraer información. Para redimirse, debe implantar una idea en lugar de extraerla. En un viaje de sueños dentro de sueños, lucha por la redención mientras se enfrenta a sus propios demonios.