奥斯丁（埃米尔·赫斯基 Emile Hirsch 饰）和父亲汤米（布莱恩·考克斯 Brian Cox 饰）同为镇上的验尸官，某天晚上，刑警谢尔顿（迈克尔·麦克埃尔哈顿 Michael McElhatton 饰）送来了一具无名女尸，希望汤米和奥斯丁能够在天亮之前弄清楚她身上的秘密。
奇怪的是，这具女尸身上没有任何的淤青或伤口，然而她的内脏和骨骼却伤痕累累，很显然生前遭到了残酷的虐待。在解剖的过程中，难以用科学解释的谜团越来越多，挑战着汤米丰富的经验和好奇心，而屋外忽然降下的暴雨亦给这个不平凡的晚上带来了一丝阴森的气氛。行踪诡异的人影，忽近忽远的脚步，似真似幻的可怕光景，很快，父子两人便发现，他们要做的最重要的事情并不是解开女尸之谜，而是尽快的逃离她，逃得越远越好。

工程师大卫·金（约翰·赵 饰）一直引以为傲的16岁乖女玛戈特突然失踪。前来调查此案的警探怀疑女儿离家出走。不满这一结论的父亲为了寻找真相，独自展开调查。他打开了女儿的笔记本电脑，用社交软件开始寻找破案线索。大卫必须在女儿消失之前，沿着她在虚拟世界的足迹找到她…

马迪亚斯（科林·伍德尔 Colin Woodell 饰）的女友阿玛雅（斯蒂芬妮·诺格拉斯 Stephanie Nogueras 饰）是一名聋哑人，为了能够和阿玛雅顺利的交流，马迪亚斯煞费苦心，然而两人之间的关系却还是每况愈下，这让马迪亚斯的内心有着隐隐的不安。
一天，马迪亚斯在一家咖啡店里捡到了一台笔记本电脑，鬼使神差之下，马迪亚斯将电脑带回了家，通过电脑里保存的用户名和密码，马迪亚斯登录了电脑主人的个人主页，发现这似乎是一个不学无术的花花公子。马迪亚斯通过这台电脑和好友莎伦娜（瑞贝卡·瑞滕豪斯 Rebecca Rittenhouse 饰）、达蒙（安德鲁斯·李斯 Andrew Lees 饰）、娜丽（贝蒂·加布里埃尔 Betty Gabriel 饰）等人联机视频，随着时间的推移，他们渐渐发现了隐藏在这台电脑里的可怕的秘密。

结婚纪念日当天，CIA特工伊芙琳·绍特（安吉丽娜·朱莉 Angelina Jolie 饰）受命审讯一名投案自首的俄罗斯间谍。对方声称自80年代便潜入美国，并且透露有一名间谍大师曾训练数名儿童，将他们培养成间谍送入普通的美国家庭中，伺机刺杀美国总统。令在场所有特工震惊的是，这个俄国人竟指认绍特是这群孩子中的一员。
不顾CIA探员们的阻拦，绍特执意返回家中。经过一番惊险追逐，她暂时逃过昔日同伴的追捕。不久，俄罗斯总统访问美国，绍特再次卷入各种阴谋之中，而她的真实身份也变得愈加扑朔迷离……

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 Marion Cotillard 饰）的处处破坏，实际情况远比预想危险得多……