《盗梦空间》的剧情得从男主和他的妻子开始说起。男主和妻子都是梦境先驱者，两个人白首偕老，他们创造了梦境并进入了第四层梦境中，在这里他们生活了五十年之久。
但是后来男主才意识到他们是活在梦境里，他想要逃离，但是妻子想要留着。男主只能够不断劝她，最后他们还是回到了现实，然而妻子却出现了后遗症，她认为现实世界其实是在梦境，于是想要杀死自己脱离。她自杀却伪装成是被男主杀的，虽然她的本意是让男主被处死之后能够清醒过来，然而这让男主遭到了警方的通缉。
男主逃到国外之后，就接到了盗梦的工作，想要窃取日本人的情报，这时候却被人陷害了，日本人则是想要让男主到他们那里工作，并告诉他能够接触通缉一事。男主答应了，于是就开始了他的盗梦工作。而妻子的影子其实也在伺机而动，但男主因为情分一直都没下手，最后还是下了狠心杀了影子。
影片的最后，男主的通缉被解除了，观众可以看到陀螺一直不停旋转的画面，至于结局到底是什么样其实也对整部影片没有太大的影响。