近未來,小說家江豐(黃渤 飾)與妻子張代晨(徐靜蕾 飾)從相知相愛到相互傷害,原本幸福美滿的婚姻終於走到盡頭。傷心欲絕的江豐走進記憶中心,希望通過高科技手段將這段感情記憶從腦海中抹除。誰知意想不到的是,當他被妻子要求取回記憶時,手術之後江豐的腦中出現了一段陌生的記憶,而這段記憶似乎牽扯到了一樁殺人案。在此之後,擁有多年辦案經驗的資深警官沈漢強(段奕宏 飾)介入調查,他試圖引導江豐“回憶”起更多失落的記憶,尋找凶殺案的蛛絲馬跡。 黑暗的記憶一層層被揭開,與此同時,被揭開的還有隱藏在最深處的醜惡的人性秘密……