故事發(fā)生在2025年，因為和妻子張代晨（徐靜蕾 飾）婚姻破裂，男主角江豐（黃渤 飾）走進記憶大師醫(yī)療中心接受手術(shù)，卻不料手術(shù)失誤記憶被錯誤重載，他莫名其妙變成了“殺人兇手”。警官沈漢強（段奕宏 飾）的窮追不舍讓他逐漸發(fā)現(xiàn)，自己腦內(nèi)的錯誤記憶不僅是破案的關(guān)鍵，更是救贖自己的唯一希望。與此同時，妻子身邊出現(xiàn)的女人陳姍姍（楊子姍 飾）、記憶中浮現(xiàn)出的神秘女子（許瑋甯 飾），似乎也和真相有著千絲萬縷的聯(lián)系，一場記憶燒腦戰(zhàn)也隨之開始。