《记忆碎片2000》讲述了莱纳·谢尔比（盖伊·皮尔斯饰）在遭遇人生巨变后的艰难追查。一次袭击中，他的妻子惨遭杀害，自己也因脑部重创患上罕见的短期记忆丧失症，只能记住十几分钟前发生的事情。为了继续生活，也为了替妻子报仇，莱纳不得不依靠纹身、纸条和宝丽来快照记录线索，在支离破碎的记忆中寻找真相。
调查过程中，他遇到了粗俗的酒吧女招待娜塔莉娅（凯瑞·安妮·莫斯饰）。她似乎掌握着莱纳急于了解的信息，却让人难以判断是否可信；自称曾是莱纳好友的泰迪（乔·潘托利亚诺饰）同样行迹可疑，仿佛另有所图。在无法长久记住任何人的情况下，莱纳究竟该相信娜塔莉娅、泰迪，还是只能相信自己留下的记录？随着线索逐渐拼合，隐藏在记忆深处的真相终于浮现，简单却残酷，而莱纳也必须面对这一切。
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