故事发生在2025年,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”。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。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。。故事以六十年代初期为背景,折射的却是90年代人们疲惫的灵魂。
阿飞是上海移民,他从未见过生母,自小由养母养大,因此长大后他对生命中遇到的每一个女人都冷酷无情。放荡不羁的他先后与售票员苏丽珍和舞女咪咪同居,但后来又相继抛弃了她们。阿飞决计找到生母,为此他只身前往南洋。一直暗恋苏丽珍的警察目睹了苏丽珍与阿飞的决裂后,决定改行去跑船。在菲律宾,他又见到了阿飞,此时的阿飞已在一场殴斗中身负重伤。他守着阿飞死在一列返乡的火车上,是缘分也是宿命,他参与、见证了阿飞命运被改写的过程。。苏念发现女儿佑佑被独留熄火车内,生命垂危,而丈夫林浩正与情人及其子游玩,拒接电话且误导救援。林母冷漠,盼孙女出事以促再孕。苏念焦急寻女,屡遭挫折,情绪崩溃。终得秘书韩城助力,寻至耿娇娇车中救出中暑昏迷的佑佑,但为时已晚,佑佑不幸离世。