27. helmikuuta 2010 Cotillard oli 35. César-palkinnon kunnianosoituksen puheenjohtaja
seremoniaa. Hän esitti Mal Cobbia, Leonardo DiCaprion hahmon projektio, Dom Cobbin vainajan vaimoa Christopher Nolanin elokuvassa "Inception", jossa myös Tom Hardy, Joseph Gordon-Levitt, Cillian Murphy, Ken Watanabe, Michael Caine ja Elliot Page näyttelivät, joka julkaistiin 16. heinäkuuta 2010. Nolan kuvaili Malia "femmen fataalin olemukseksi", ja DiCaprio ylisti Cotillardin esitystä sanoen, että "hän voi olla vahva ja haavoittuva ja toiveikas ja sydäntäsärkevä kaikki samanaikaisesti, mikä oli täydellinen kaikille hänen hahmonsa ristiriidoille". Cotillard ja Leonardo DiCaprio sijoittui Forbesin "Hollywoodin parhaiten ansaitsevien näyttelijäpariskuntien" listalla 8. sijalle elokuvalla "Inception", joka tuotti maailmanlaajuisesti 825 miljoonaa dollaria lipputoimistoissa. Samana vuonna hän näytteli myös Guillaume Canetin näytelmässä "Little White Lies" ("Les petits mouchoirs"), jossa hän esitti ympäristöaktivisti Marieä Jean Dujardinin ja François Cluzetin rinnalla.