布的世界裡是沒有兒女的樣子，電影裡有提到在夢裡科布每次想叫孩子孩子就會轉身跑掉，但和兒女團聚之後孩子轉過了臉，由此判斷是現實的。）“盜夢者”道姆。柯布
（萊昂納多。迪卡普里奧飾）
男一號。專門盜取別人夢境裡的思想，是這幫盜夢賊的老師及帶頭人。cobb這一罕見的技能讓他成為企業間諜中令人垂涎的物件，也讓他失去了所愛的人，併成為一名國際逃犯。
如今，cobb有了一個贖罪的機會，一個最後的行動將給回他原本的生活，只要他能完成一個不可能的任務——盜夢空間（）。與以往不同的是，這次cobb和他的團隊的任務不是竊取思想，而是植入思想。如果他們成功。這就是一次完美犯罪。不過暗中的敵人對他們的行動了如指掌，而只有cobb才能看到敵人的到來，因為犯罪現場存在於人的思想中。“前哨者”亞瑟
（約瑟夫。高登。萊維特飾）
道姆。柯布的助手，在前線放哨和幫助道姆。柯布的老搭檔，負責前期的資料蒐集、資訊打探等準備工作。並且在夢境中也負責幫柯布清理各種意外困難。“築夢師”阿麗瑞德妮
（艾倫。佩姬飾）
道姆。柯布的助手，設計夢境裡的建築。負責建築各級夢境中的大體環境框架（但必須避免利用記憶建造區域），以便目標人物進入這個夢境後會相信是在自己的夢裡。建築師把某一層的夢境建好後，只能交給該層的夢主人，以避免別人對夢境過於熟悉後會導致潛意識作亂。夢主人可以對夢中環境的細節進行區域性修改。“偽裝者”伊姆斯
（湯姆。哈迪飾）
道姆。柯布的助手，在夢境中可偽裝成任何一種外形。負責在夢中偽裝成特殊人物（通常是和目標人物關係比較親近的人）以更好地從潛意識層面影響目標人物。“魅影”梅爾
（瑪麗昂。歌迪亞飾）
道姆。柯布的亡妻，女一號，想要道姆。柯布留在夢空間裡，一直擾亂道姆。柯布的計劃，而她只是想道姆。柯布長相廝守在夢空間。以前和柯布一起研究夢境，併成為了前往迷失域的先驅。由於柯布對妻子的死心存深深的負罪感，所以其潛意識中的梅爾會偶爾出現在聯夢中，對行動進行干擾。“目標”費舍
（希裡安。墨菲飾）
道姆。柯布團隊的目標，一直想要搞毀父親的企業，與父親的關係很糟，而之後遺囑上交代費舍不會得到遺產，因為他的父親想叫他獨自創業，他正好有這個思想。本次行動就是為了在這位即將繼承家族產業的富二代心中“植入”一個想法。目標人物進入夢境後會有比較明顯的潛意識防禦。“大亨”齋藤
（渡邊謙飾）
因道姆。柯布盜夢計劃失敗，道姆。柯布將面臨被殺的危險，齋藤交代他將費舍的腦子裡植入搞毀他父親企業的思想，是這個計劃的大頭子。就是這位富豪級權勢人物，利用“讓你回家和孩子團聚”為誘惑，令柯布組織起團隊展開了“植入”行動。齋藤為了監視行動的成敗效果，也跟著一起進入了夢境中，並沒有任何職責。本片的拍攝計劃誕生於《蝙蝠俠前傳2：黑暗騎士》的拍攝期間，克里斯托弗。諾蘭曾經考慮再度和親密無間的搭檔克里斯蒂安。貝爾合作，但克里斯蒂安。貝爾因為要拍攝《終結者2018》，以及之後克里斯蒂安。貝爾有自己其他的拍攝計劃，所以他建議克里斯托弗。諾蘭尋找其他他中意的演員來擔任男主角。這時候克里斯托弗。諾蘭想起另一位自己很喜歡但一直未曾正式合作的演員萊昂納多。迪卡普里奧。
萊昂納多。迪卡普里奧只知道本片是由克里斯托弗。諾蘭寫劇本和導演時，他就確定出演本片，甚至那時候他都不知道本片題材究竟是什麼樣子。
在早期，詹姆斯。弗蘭科