1、主要讲的是以黄渤、徐静蕾所饰演的夫妻的情感生活为主线,将影片中二人有关情感生活的脑内记忆“提取”,从懵懂青涩的情侣到历经沧桑的夫妻可以看出二人婚姻生活中甜蜜的过往，剧照中的江丰（黄渤饰演）宠溺的将妻子搂在怀中，而张代晨（徐静蕾饰演）亦小鸟依人依偎在其怀中，露出温暖幸福的笑容。
2、然而随着时间的流逝，日积月累的夫妻矛盾，却让江丰选择走进记忆中心，忍痛将这段相爱记忆抹除。因为和妻子张代晨(徐静蕾饰)婚姻破裂，男主角江丰(黄渤饰)走进记忆大师医疗中心接受手术，却不料手术失误记忆被错误重载，他莫名其妙变成了“杀人凶手”。
3、警官沈汉强(段奕宏饰)的穷追不舍让他逐渐发现，自己脑内的错误记忆不仅是破案的关键，更是救赎自己的唯一希望。
4、与此同时，妻子身边出现的女人陈姗姗(杨子姗饰)、记忆中浮现出的神秘女子(许玮甯饰)，似乎也和真相有着千丝万缕的联系，一场记忆烧脑战也随之开始。