讲述一个单亲父亲在车祸中失去了妻子和自己的记忆，他随后参加了一个非常痛苦的实验性治疗项目，导致他开始怀疑自己到底是谁。
诺兰赖特在一场车祸中幸存下来，身体完好无损，但患有失忆症。在事故中失去了妻子后，他现在是 10 岁女儿艾娃 (Ava) 的单亲父亲。诺兰很难记起自己的过去，也很难完成基本的任务，包括做饭和接女儿放学。艾娃非常成熟且非常早熟，在许多此类任务中帮助他，甚至在他在社交场合表现不佳时为他找借口。
在收到艾娃老师关于他健忘行为（她认为这是疏忽）的三次警告，并且在工作中未能获得摄影合同后，诺兰重新考虑了他的选择。
在与他的朋友加里·耶博阿医生交谈后，诺兰最终决定选择一种实验程序，通过寻求布鲁克斯医生的帮助，这可能会帮助他恢复记忆。布鲁克斯医生是他在事故发生后第一次被送往医院的神经科医生。 。在使用催眠术后，布鲁克斯博士探索了诺兰的思想，并认为他是她“黑匣子”治疗的合适对象，并表示他们可以一起尝试恢复他的记忆。
不幸的是，这不是一个容易的过程。诺兰看到的是人物，但看不到脸，并且经常遇到某种怪物，这让他惊慌失措并留下了记忆。然而，好的一面是，在布鲁克斯医生的办公室外，他开始瞥见其他记忆，这有助于他与艾娃建立更正常、更健康的关系。
不过，这一切都不会持续太久。当布鲁克斯博士将诺兰逼得越来越远时，他开始怀疑自己的过去存在黑暗的真相，尽管耶博阿博士向他保证事实并非如此，诺兰却因担心而疯狂。最终，在与布鲁克斯博士的一次会谈中，诺兰击败了记忆中的怪物，并看着镜子，才意识到他根本不是诺兰。当他醒来时，他意识到自己的真实身份：托马斯·布鲁克斯，布鲁克斯博士的亲生儿子。
布鲁克斯博士透露，托马斯之前已经去世了一段时间，但在他去世之前，她已经绘制出了他的意识并将其上传到黑匣子中，这样当合适的主机到达时，她就可以将他的意识下载到合适的主机中。托马斯假装仍然是诺兰离开，但正在为新知识而苦苦挣扎。最终，他把艾娃留给了耶博阿医生，因为他说他不再相信自己了。托马斯寻找他的妻子，试图向她解释他回来了，却发现她已经抹去了他的所有痕迹，并且不希望他出现在她的生活中。
与此同时，耶博阿博士正在调查诺兰的档案，并意识到其中存在一些违规行为。他对布鲁克斯博士产生了怀疑。最终，他和艾娃闯入布鲁克斯博士的办公室，在那里他们发现她试图用托马斯的意识取代诺兰剩下的意识。他们及时打断了她。托马斯和诺兰在他的意识中为诺兰的思想进行了身体上的斗争，但艾娃的尖叫声让托马斯想起了他自己女儿的尖叫声，他放弃了，意识到他是被他的妻子杀死的，她在多年的挣扎后把他扔下了楼梯。虐待。
托马斯似乎已经放弃了对诺兰的控制，我们看到诺兰、艾娃和耶博亚博士离开了，但托马斯的确切命运尚不清楚。然后，布鲁克斯博士修复了黑匣子，并试图运行托马斯的映射意识，这似乎起作用了，因为她看着黑匣子，说出了他的名字，并微笑着。