《盗梦空间》的英国取景地为伦敦大学学院，主角科布来到此地向岳父求助，主角岳父向其推荐了自己的得意门生，也就是「造梦师」柳亦非。
剧组在完成在英国的拍摄任务后，随即前往摩洛哥，主角科布将在这里追踪由迈克尔法斯宾德饰演的「业内最佳伪装师」伊姆斯。
除此之外电影中荒凉破败的梦境末日城市也将在此地完成拍摄，外联制片和双重否定公司派出的特效导演两个人，至今仍在疑惑李沐是如何知道摩洛哥有这样一处无比魔幻的「末日」实景的。
当时在研究如何完成这段戏的拍摄时，外联制片主张随便在国内找一片沿海城市烂尾楼来拍，双重否定公司的代表则主张所有废弃大楼的镜头全部采用后期建模来完成，而李沐则言之凿凿在摩洛哥就能找到类似的实景。
结果外联制片来到摩洛哥勘景后，果然很快就找到了李沐口中的那个魔幻场景。
剧组拍摄的第四站在，电影的开镜画面，即发生在东京的一栋摩天大楼上，渡边谦饰演的齐藤，将在这里向汤姆汉克斯饰演的科布与李沐饰演的前哨者提出他的梦境植入计划，并将故事的主线确定下来。
取景第五站，是在加拿大的卡尔加里。
在班夫国家公园附近的一座山脉，当地有一处现已关闭的滑雪度假区，宏伟的山势和非对外公开的现状，使之成为影片理想的取景场所。
电影中所有的滑雪镜头都将在此地完成拍摄，因为普通人几乎不可能在严寒、能见度极低的环境下，完成几乎全程需要在滑雪板上做出的高难度动作戏，因而剧组不得不找来大量的专业滑雪运动员。
这些专业的滑雪运动员不但代替演员完成危险的滑雪追逐戏份，更是要代替摄影师完成相关镜头的拍摄任务，这场戏几乎85%的镜头都是使用手持式摄影机在滑雪中完成拍摄。
加拿大之后，剧组启程前往美国。
其中在洛杉矶市中心有一段火车在大街上横冲直撞的戏，这段戏仍然是实拍。
剧组先用塑料制作出火车的外壳，然后将它们安装在拖车上，一辆可以在大街上行驶的火车就制造出来了。
不过剧组马上又面临另外一个问题，因为是在市中心拍摄，因此相关部门对剧组提出了一系列的要求，包括烟雾、火光、声音等。
按照这些要求，剧组在拍摄时声音不能超过104分贝，以至司机不敢驾驶这辆特殊「火车」。
最后还是洪金保亲自上阵这才完成了拍摄。
在拍摄李沐骗亲柳亦非那场戏时，两人本来只需要轻轻亲吻一下，分镜中设定的时间只有三秒钟。
但在实际拍摄的时候，柳亦非在完成三秒的亲吻后刚要按照剧本中要求的分开，就被李沐突然抱住，再然后李沐就在数百位演职人员的围观中足足亲了六分钟还多，看的所有现场工作人员无不目瞪口呆。
摄影师赵飞呆了。
当李沐和柳亦非刚刚亲到一起的时候，他就已经在心里默数倒计时：三、二、一。
结果时间到了，两人的动作却没停。
再然后他又从十开始倒数，结果时间到了，两人仍然没有停。
怎么地，你俩还要亲上个一百秒啊？
赵飞又从一百开始倒数，他还真就不信了！
「一百、九十九……三、二、一。」
结果两人仍然没有停。
最后赵飞放弃了。
他承认自己还是低估了年轻人激情，不过让他想不通的是两人不是已经睡在一起了吗？
连人都睡了，哪还有这么大的激情？
监视器后的几位副导演也
呆住了。
排名第一副导演安东尼罗素笑着说
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