Dominic Cobb - El extractor. (Leonardo Dicaprio) Es un maestro del arte de la extracción, que consiste en robar las ideas de un objetivo infiltrándose en sus sueños y hurtando de ellos información valiosa. Es muy conocido en el mercado negro por su nivel de experiencia en el campo de la extracción. Desgraciadamente, las extrañas habilidades de Cobb también lo convirtieron en un fugitivo que nunca podrá regresar a su hogar.
Arthur - El hombre clave. (Joseph Gordon-Levitt) Es la mano derecha de Dominic Cobb. Aunque Cobb es el planeador maestro, Arthur se encarga de todos los detalles, hace las investigaciones, y se asegura de que todo vaya bien. No sólo le gusta el trabajo de compartir los sueños, sino que le parece fascinante. Se caracteríza por ser dedicado y organizado, se preocupa por el equipo y por la seguridad de los demás.
Ariadne - La arquitecta. (Ellen Page) Es una estudiante graduada de la universidad. Fue contratada por Cobb por recomendación de su suegro, el profesor Miles, para un trabajo de posición específica: construir el mundo de sueños. Se mantiene interesada por el extraño pasado de Dom, por lo que es ella quien descubre la razón de que Mal sea la sombra en sus sueños. Por tanto ella lo ayuda a superar esta preocupación con Mal.
Eames - El falsificador. (Tom Hardy) Tiene un papel crucial en la manipulación dentro de los sueños. Eames puede proyectar la imagen física de cualquier persona, así como adoptar sus gestos y personalidad, para reproducir una identidad completa. Esta habilidad es muy útil, ya que puede ayudar a convencer a cualquiera de estar ante la persona que el equipo necesite.
Mallorie Cobb - La sombra. (Marion Cotillard) Era la esposa de Dominic Cobb. Mal se sintió atraída por las habilidades de Dom de la extracción. Dom desarrolló un nuevo método para plantar una idea en el subconsciente. El método, llamado "origen", lo practicó con ella haciéndole creer que el mundo que soñaban era el real y no en el que existían. El objetivo de hacerle creer eso era mantener viva su fantasía pero ella continuó pensándolo en el mundo real. Decidida a morir con tal de volver al mundo de sueños, Mal le planteó a su marido suicidarse. Dom trató de convencerla de que volviera con él, pero ella sostenía que el mundo no era real, por lo que saltó desde la cornisa del hotel en que se hospedaban y falleció. A pesar de su muerte, Mal yace en el subconsciente de Dom cuando éste realiza sus operaciones como extractor.
Robert Fischer - El objetivo. (Cillian Murphy) Es el blanco del trabajo ofrecido al grupo de Dom por Saito. Su padre, Maurice Fischer, fallece y dejó a Robert como el heredero de su imperio multimillonario. A pesar de su fortuna, Robert está repleto de inseguridades, debido a haber vivido toda su vida a la sombra de su padre. La causa del miedo era no poder seguir y continuar con el gran legado de su padre, razón por la que el equipo de Dom tienen la tarea de plantar en el subconsciente un origen, método por medio del cual la victima toma una idea de lo más profundo de su mente y lo hace presente en la realidad.
Saito - El turista (Ken Watanabe) Es un magnate de los negocios muy poderoso, y es el jefe de Proclus Global. Le ofrece a Cobb y a su equipo un trabajo de una recompensa muy valiosa, que resulta ser la oportunidad de regresar con su familia en Estados Unidos. Saito no tiene experiencia para compartir los sueños pero decide asistir al viaje para asegurarse de que se complete el trabajo de plantar un origen en el subconsciente de Fischer. 
Yusuf - El químico. (Dileep Rao) Es el miembro del equipo que formula las drogas necesarias para entrar en el mundo de sueños. Para permitir a los soñadores entrar al sueño de varios niveles, combina sus drogas con un poderoso sedante que los mantiene dormidos y estabiliza los sueños. Solamente una sensación de caída puede despertar a los soñadores del sueño cuando están bajo la influencia de estas drogas.
