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于走到盡頭。傷心欲絕的江豐走進(jìn)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(dāng)他被妻子要求取回記憶時(shí)，手術(shù)之后江豐的腦中出現(xiàn)了一段陌生的記憶，而這段記憶似乎牽扯到了一樁殺人案。在此之后，擁有多年辦案經(jīng)驗(yàn)的資深警官沈漢強(qiáng)（段奕宏 飾）介入調(diào)查，他試圖引導(dǎo)江豐“回憶”起更多失落的記憶，尋找兇殺案的蛛絲馬跡。