《盜夢空間》的英國取景地為倫敦大學學院，主角科布來到此地向岳父求助，主角岳父向其推薦了自己的得意門生，也就是“造夢師”柳亦非。
劇組在完成在英國的拍攝任務後，隨即前往摩洛哥，主角科布將在這裡追蹤由邁克爾法斯賓德飾演的“業內最佳偽裝師”伊姆斯。
除此之外電影中荒涼破敗的夢境末日城市也將在此地完成拍攝，外聯製片和雙重否定公司派出的特效導演兩個人，至今仍在疑惑李沐是如何知道摩洛哥有這樣一處無比魔幻的“末日”實景的。
當時在研究如何完成這段戲的拍攝時，外聯製片主張隨便在國內找一片沿海城市爛尾樓來拍，雙重否定公司的代表則主張所有廢棄大樓的鏡頭全部採用後期建模來完成，而李沐則言之鑿鑿在摩洛哥就能找到類似的實景。
結果外聯製片來到摩洛哥勘景後，果然很快就找到了李沐口中的那個魔幻場景。
劇組拍攝的第四站在Rb，電影的開鏡畫面，即發生在東京的一棟摩天大樓上，渡邊謙飾演的齊藤，將在這裡向湯姆漢克斯飾演的科布與李沐飾演的前哨者提出他的夢境植入計劃，並將故事的主線確定下來。
取景第五站，是在加拿大的卡爾加里。
在班夫國家公園附近的一座山脈，當地有一處現已關閉的滑雪度假區，宏偉的山勢和非對外公開的現狀，使之成為影片理想的取景場所。
電影中所有的滑雪鏡頭都將在此地完成拍攝，因為普通人幾乎不可能在嚴寒、能見度極低的環境下，完成幾乎全程需要在滑雪板上做出的高難度動作戲，因而劇組不得不找來大量的專業滑雪運動員。
這些專業的滑雪運動員不但代替演員完成危險的滑雪追逐戲份，更是要代替攝影師完成相關鏡頭的拍攝任務，這場戲幾乎85%的鏡頭都是使用手持式攝影機在滑雪中完成拍攝。
加拿大之後，劇組啟程前往美國。
其中在洛杉磯市中心有一段火車在大街上橫衝直撞的戲，這段戲仍然是實拍。
劇組先用塑膠製作出火車的外殼，然後將它們安裝在拖車上，一輛可以在大街上行駛的火車就製造出來了。
不過劇組馬上又面臨另外一個問題，因為是在市中心拍攝，因此相關部門對劇組提出了一系列的要求，包括煙霧、火光、聲音等。
按照這些要求，劇組在拍攝時聲音不能超過104分貝，以至司機不敢駕駛這輛特殊“火車”。
最後還是洪金保親自上陣這才完成了拍攝。
在拍攝李沐騙親柳亦非那場戲時，兩人本來只需要輕輕親吻一下，分鏡中設定的時間只有三秒鐘。
但在實際拍攝的時候，柳亦非在完成三秒的親吻後剛要按照劇本中要求的分開，就被李沐突然抱住，再然後李沐就在數百位演職人員的圍觀中足足親了六分鐘還多，看的所有現場工作人員無不目瞪口呆。
攝影師趙飛呆了。
當李沐和柳亦非剛剛親到一起的時候，他就已經在心裡默數倒計時：三、二、一。
結果時間到了，兩人的動作卻沒停。
再然後他又從十開始倒數，結果時間到了，兩人仍然沒有停。
怎麼地，你倆還要親上個一百秒啊？
趙飛又從一百開始倒數，他還真就不信了！
“一百、九十九……三、二、一。”
結果兩人仍然沒有停。
最後趙飛放棄了。
他承認自己還是低估了年輕人激情，不過讓他想不通的是兩人不是已經睡在一起了嗎？
連人都睡了，哪還有這麼大的激情？
監視器後的幾位副導演也呆住了。
排名第一副導演安東尼羅素笑著說：“