病院に緊急で運ばれた一人の男。医師達の懸命の蘇生術により、彼は2分間の心拍停止から奇跡的に生還した。男の名はサイモン・ケーブル（ライアン・フィリップ）。病室のベッドで目醒めた彼は、担当の医師ニューマン（スティーブン・レイ）の質問に答えられず、過去2年間の記憶を失っていることを知る。今が2002年であることも、妻アンナの存在も全くわからないのだった。そこへ金髪の女（サラ・ポーリ−）が現れ、サイモンの無事を安堵するが、記憶喪失の彼にショックを受け、立ち去ってしまう。ニューマン医師に「アンナはどこへ行ったのだ」と訪ねるサイモン。しかし、そんな彼の前に黒髪の女（パイパー・ペラーポ）が現れる。彼女が妻アンナだと知らされ、更に混乱してしまう。それならばさっきの女は一体誰なのか？ニューマンは言う。「記憶喪失はパズルのようなもの。記憶のパズルが成功すれば、すべてを思い出せるかもしれない−」

ふと、サイモンの頭に、雨の中交通事故に遭った記憶が甦り、その時、兄のピーター（ロバート・ショーン・レナード）の所へ行こうとしていたことを思い出す。ところがピーターは既にこの世を去っていたのだった。更にアンナから「ピーターはあなたが殺したのよ」と言われ、サイモンは唖然とするしかなかった･･･。サイモンは、MRI検査台に固定され医師を待っていた。その時、一人のあやしい男が彼を殺そうとした。助けを呼ぶサイモン。その時突然、彼は見知らぬ病室にいた。トラビット（スティーブン・ラング）と同室で、脇にはニューマンとは別の医師トルーマン（ピーター・イーガン）がいた。「君は交通事故に遭ったのだ。」と告げられたサイモンは、今が2000年で、2002年の不可解なことは無かったのだと胸をなで下ろす。ところが、2002年に出会った看護士クレイトン（ラキー・アヨラ）と、看護学生としてアンナが部屋に入ってきた。パニックになるサイモンは鎮静剤を打たれ、またも意識が薄れていった･･･。

目覚めたサイモンの前に現れたのは、またもニューマン医師だった。さっきのはただの悪夢だったのか？サイモンは病院内を調べ、トラビットがまだ病院にいることを知る。あの「夢」は記憶の断片かもしれない−。そんな中、再び謎の女クレアと再会する。2000年の自分はクレアと、ある邸宅にいる･･･。サイモンはクレアを愛していたことを思い出す。目を覚ますと、時は2000年の病院。トルーマンがやってきて、サイモンに兄の死を告げ、彼の元に兄のフィアンセが訪ねてきた。サイモンは驚愕する。兄の愛した人は、あのクレアだった。放心状態のサイモンにアンナはピーターの最期の言葉を聞いたと話す。「俺を殺したのはサイモンだ。」アンナはサイモンを脅迫し、結婚を要求する。再び記憶は飛び、サイモンは邸宅にいる。屋根裏部屋でサイモンとピーターが争っている。口論の末、サイモンはピーターを突き落とす。「記憶のサイモン」の姿を茫然と見ているサイモン。「記憶のサイモン」は瀕死のピーターを車に乗せ、走り去る。その時、サイモンの背後からMRIの男が、再び襲ってきた。脅えたサイモンは、男をめった刺しにし殺害してしまう。しかし、気が付くとそこは2000年の病室で、殺したのはあのトラビットだった。病院内を、警察から逃げまどうサイモン。

そしてサイモンは思い出す。あの重体の兄を車ごと崖から突き落とそうとしたことを。また、時は2000年の病院へと流れ、ある部屋の扉を開けた瞬間、サイモンは2002年に戻りほっとする。しかし病室のトラビットは、急な発作により死んでしまう。更に2002年のアンナの額には、2000年で負わせた傷と同様の血が滲む。サイモンははっとした。自分には過去を変える能力があるのか？再び過去へと旅立ち、事実を変えようとするサイモンは、兄を裏切れないとクレアを拒絶する。しかし、二人の会話を聞いていたピーターは憤怒し、クレアは邸宅から走り去ってしまう。必死でピーターを説得するも、口論になり、弾みで突き落としてしまう。急いで病院へ運ばなければ･･･外は大雨が降り、あの事故を彷彿とさせる。慎重に運転するサイモンの横でピーターが突然目を覚ます。その瞬間、前方からクレアの運転する車と衝突してしまう。目を開けると、始めに思い出した雨の交通事故現場だった。そこで再び、サイモンはあることに気付いてしまうが･･･。