将芯片从安东尼身体里取出来，小雄或许就能离开这里。为了实现这个目的，小诗开始到处奔波。她先是找到了小雄的助理，让他再做一次当年的测试。之后，小诗又找上了负责安东尼案件的警察，承诺测试完毕后将这台设备赠予警方，从而换取了安东尼一天的假释时间。
安东尼将他们带到了自己的另一段记忆中。这是他跟女友热恋时的场景，两人的感情非常好，虽然只交往了四个月，但却都把对方当成了生命中的唯一。安东尼怎么可能杀死女友呢？测试开始之前，安东尼给父亲打去电话，表示自己要去做一件好事儿，不过父亲却对他冷嘲热讽。自从安东尼嗑药以来，父亲就一直在给他擦屁股，就连女友被杀后，都是父亲帮忙处理的，现场他从来没对安东尼抱过希望，挂断电话的安东尼非常气愤，他暗自发誓一定要向父亲证明自己的清白。
转眼到了测试的时间，因为安东尼能跟小雄保持交流，所以这次连接的难度会降低很多。助手只需要建立一段特定的频率，然后让安东尼说出小雄在哪段记忆中，一旦定位到他的位置，就可以将他的意识提取出来。
就在这个关键时刻，安东尼突然提出一个条件，他要让小雄查清楚女友被害当天到底发生了什么。不管是为了女友还是为了向父亲证明，他都一定要知道真相。他们对这个要求非常不解，案件四年前就已经查清楚了，是安东尼开枪杀死了女友，他的那段记忆非常真实。不过安东尼却不这么认为，他之所以认罪，完是出于对女友的愧疚，即便到了现在，他都不知道女友为什么被杀。没有安东尼的帮助，小雄根本不可能离开，于是他便硬着头皮答应了下来。
为了还原当时的情景，小雄询问他跟女友相处的时间里都发生过哪些难忘的事情。安东尼表示，女友跟自己一样是个瘾君子，刚接触违禁品的时候，两人有很多乐趣。但安东尼渐渐意识到他们的行为其实是在自相残杀，于是便想停止这一切，可是女友却完停不下来，直到有一天，女友连招呼都没打就悄悄离开了。
当两人再次见面的时候，也就是女友被杀的那个晚上，小雄让他尽可能的回忆一下那天晚上都看到了什么。
为了获得更多线索，小雄也跟着来到了这段记忆中。因为过去了太长时间，小雄的记忆已经变得模糊不清，他只记得自己从房间出来的时候，有人从身后打晕了他。小雄拉下入侵者的帽子，发现这个人使用的是助手的形象，这就意味着安东尼已经完忘记了对方的长相。
小雄心里非常清楚，安东尼一定注意到了这个人，否则也不会留下一个带帽子的身影。关键就在于如何帮助他把一切回忆起来，就在小雄四处寻找的时候，他偶然在地板上发现了一本纹身杂志，周围的事物都是模糊的，唯独这本杂志很清晰。这就说明安东尼的记忆并没有丢失，只是缺少一个起点而已。
比如他忘了晚餐吃的什么，但是却记得其中一个牛排，那他就可以以牛排为起点回忆起晚餐中的其他食物。按照这个方法，安东尼渐渐回想起了醒来之后看到的一切，包括那名偷袭他的男子。
原来这个人就是跟安东尼一起抢劫父亲的毒贩，他偷袭自己的时间跟女友遇害的时间非常接近，看来这件事绝对跟他脱不开关系。
安东尼耍了个心机，打晕了值班警察，然后拿上他的配枪直奔毒贩的家。毒贩根本不知道他的来意，还以为好兄弟出狱后第一时间想到了自己，但他刚把安东尼请进去，对方就掏出了手枪，安东尼质问他为什么要杀死女友，看到对方动了真格的毒贩只能说出实情，那天晚上他确实在现场，不过女友的死跟自己一点关系都没有，安东尼根本不相信他的话，如果人不是他杀的，那他为什么会在现场？
毒贩表示女友嗑药成性，安东尼无法满足他，他就只能来找自己。女友为了药物早就把自己出卖了，这是他离开安东尼的原因。就在二人聊着的时候，毒贩的同伙持枪冲了起来，掌控住了局势。毒贩一枪就打中了安东尼的腹部，不过他却低估了对方的战斗力。安东尼抢过手枪后，先是打死了同伙，然后又开始追踪毒贩。因为有伤在身，安东尼的行动渐渐变得迟缓，如果自己死了，小雄也会从这个世界上消失。
经过一番心理斗争，他最终还是放弃了追踪。强撑着最后一口气，安东尼找上了小诗，只要将小雄的位置告诉他，他就可以移出芯片，让小雄的意识回到自己的身体。但就在这个关键时刻，小雄突然从他的视线中消失了，这是安东尼意识减弱后产生的副作用，想要转移成功，他们就必须在同一个记忆的场景中会合。
当初小诗来监狱的时候带来了女儿，在生命的最后一刻，小雄一定会去再看一眼女儿。果然跟他猜想的一样，两人最终在监狱的接待室见面了。安东尼用最后一次力气将这个信号传递给小诗，然后小诗启动设备将小雄传送了回来。
最后，小雄来拜访安东尼的父亲，在翻看老照片的时候，小雄偶然看到了安东尼记忆中的那条狗，这只狗很笨，甚至连简单的坐立指令都听不懂，不过父亲却否定了它，这只狗可不笨，他是一只表演犬，当时还卖了个好价钱。当你将一件事重复很多遍，孩子就会信以为真。父亲一直说他是笨狗，安东尼就听信了他的话。
这个说法让小雄非常震惊，如果狗的记忆是错误的，那么杀害女友的是真是假呢？时间回到那天晚上，安东尼收到了女友的分手短信，他急忙来到女友家，当他刚走进来，就看到女友拿着手枪绝望的站在房间。违禁品的折磨，毒贩的控制，让她对生活彻底失去了希望。在表达了对安东尼的歉意之后，女友便饮弹自尽了。
原来安东尼真的不是杀人凶手，因为没能救下女友，安东尼陷入了深深的自责之中，他一度认为女友是被自己害死的，但一件事被重复很多遍，人们就会信以为真。
小雄惋惜的低下了头，无意中，他发现照片背面的自己跟当初举报安东尼的自己一模一样。
小雄瞬间恍然大悟，原来是安东尼的父亲亲手将儿子送进了监狱，但他为什么要这么做呢？
父亲表示自己曾经也是个瘾君子，他的毒瘾就是在监狱中戒掉的。为了不让儿子暴尸街头，父亲用了同样的方法。监狱中的日子虽然很难熬，但至少能让他活下来。他们一句话都没有说，父亲的初衷是因为爱，但是也因为这种偏执的爱，导致了安东尼悲惨的结局。
故事到这里就结束了，唯一扰乱人们视线的就是安东尼那段错综复杂的记忆。那天晚上到底发生了什么？女友是不是被他杀死的呢？其实当晚女友家里一共去过三个人，第一个到场的是安东尼，他收到分手短信后来到了女友的家，从而亲眼看到他在自己面前饮弹自尽。或许是悲伤过度，又或许是因为自责，安东尼陷入了昏迷当中。第二个到来的是毒贩，他一直控制着女友，这也是女友走上绝路的原因之一。那天晚上，毒贩像往常一样来找她，但他刚走进房间就看到了女友的尸体，恰巧这时候安东尼醒了过来，毒贩担心自己解释不清，于是便躲在暗处打晕了他，然后溜之大吉了。
最后到来的是安东尼的父亲，当他看到女友的尸体及昏迷不醒的儿子时，他就认为是儿子又闯了祸，所以便把女友的车子和尸体带到桥边，然后向警方写了举报信。
他希望通过这个方法让安东尼改邪归正，殊不知正是他的偏见把儿子逼上了绝路。记忆提取虽然披着科幻片的外壳，但是整个故事却在讲述人性。影片中的每个人都有心结，并试图通过自己的方式来解开这些心结。
安东尼的一生非常糟糕，嗑药抢劫无恶不作，父亲认为迟早有一天他会暴尸街头，就连小雄看完他的一生之后都认为他是杀人凶手。只有安东尼自己知道，他这么做其实是在赎罪，是他把女友带上了一条不归路，最终造成了女友的惨死。内心的愧疚让他一遍遍的重复着，是他害死了女友，以至于最终连自己都相信了这段记忆。在这四年的时间里，安东尼戒了毒瘾，认真忏悔，希望能改变所有人的看法，但父亲只因为他太瘦弱，就怀疑他死性难改，所以安东尼才想要迫切的证明给他看，追踪毒贩时安东尼成长的转折点，抓到他就可以证明自己的清白。不过他却承诺帮助小雄带他离开那里，经过一番心理斗争，他最终还是选择了后者。也是这个决定让他明白了什么才是真正的救赎。
安东尼的父亲曾经是一名瘾君子，后来在监狱中解毒成功，在他看来，监狱是唯一能拯救安东尼的地方。他用自己的方式去帮助儿子，却忽略了儿子内心的真实感受，最终安东尼饮恨而终。父亲的心结解开了吗？我想是没有的。
小雄是一名科学家，战争给他的父亲造成了严重的心理创伤，心理学并没有帮他从阴影中走出来，所以小雄才研发了这台设备，希望通过了解病人的过去，抚平他们的伤痛。但经历了这件事，小雄明白了一个道理，记忆只是一个人情绪的缩影，真正能抚平创伤的不是机器上冷冰冰的数据，而是爱和关怀。