1、《记忆大师》故事发生在2025年，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。