Completar la frase següent: El 27 de febrer de 2010, Cotillard era el president honorari de la
35a cerimònia dels Premis César. Va interpretar a Mal Cobb, una projecció del personatge de Leonardo DiCaprio, l'esposa de Dom Cobb en la pel·lícula de Christopher Nolan "Inception", també protagonitzada per Tom Hardy, Joseph Gordon-Levitt, Cillian Murphy, Ken Watanabe, Michael Caine i Elliot Page, que es va estrenar el 16 de juliol de 2010. Nolan va descriure a Mal com "l'essència de la femme fatale", i DiCaprio va elogiar l'actuació de Cotillard dient que "ella pot ser forta i vulnerable i esperançadora i trencadora al mateix moment, que era perfecte per a totes les contradiccions del seu personatge". Cotillard i Leonardo DiCaprio es van classificar com el número 8 en la llista de Forbes de "Les parelles més guanyadores a la pantalla d'Hollywood" per "Inception", que va guanyar 825 milions de dòlars a la taquilla mundial. El mateix any, també va protagonitzar el drama de Guillaume Canet "Little White Lies" ("Les petits mouchoirs"), interpretant la ambientalista Marie, al costat de Jean Dujardin i François Cluzet.