메멘토 2트레버 블랙번은 정신을 잃은 지 4년 후, 한 정신 병원에서 깨어난다. 그가 기억할 수 있는 것은 오직 두 가지로, 그녀의 약혼녀가 자신에 의해 살해되었다는 것과 또하나는 그가 원치 않지만 강압적인 상태에서 뇌과 수술을 받은 것 같다는 것이다. 트레버는 깨어난 후 닥터 엑과의 면담이 시작되고, 그는 병원에서 반마일 가량 떨어진 한 가정으로 안내된다. 그곳은 트레버와 같은 정신과 환자들이 머물고 있는 곳으로, 담당의사가 그들을 돌보고 있다. 트레버가 만난 환자들은 아름답지만 통제불능의 여인 애미, 양말 인형극을 즐기는 로날드, 늘 산만하지만 가끔씩 트레버에서 올바른 소리를 하는 더글러스 등이다. 새로운 집에 도착한 날부터 트레버는 다락방에서 이상한 소리를 듣게 되고, 그 소리를 따라간 그는 트렁크 속으로 빨려 들어가는 꿈을 꾸게 된다. 또한 약혼녀가 나타나는 등 그는 날마다 알 수 없는 악몽에 시달리게 된다. 트레버가 옆방의 로날드와 다투고, 애미의 방으로 가서 그녀와 섹스를 하던 날 밤, 섹스 후 잠시 잠이 들었던 트레버는 애미의 비명 소리에 놀라 잠이 깨고, 로날드가 살해된 것을 알게 된다. 그가 로날드와 다퉜다는 것을 아는 사람들은 그가 로날드를 죽였을 거라고 생각한다. 한편, 닥터 엑의 실험실 모니터에는 트레버가 머물고 있는 집이 보이고, 그곳에서 움직이는 트레버의 모습이 낱낱이 포착된다. 엑스 박사는 회심의 미소를 지으며, 트레버의 행동을 유심히 관찰하고 있다. 살인 사건 후에도 트레버는 날마다 다락방에 오르는 꿈을 꾸게 되고, 트렁크 안에서 자신이 약혼녀와 사탄의 의식을 치르던 것과 자신의 뇌가 보이는 악몽을 계속 꾸게 된다. 꿈에서 깨어난 트레버는 다락방으로 올라가는 금지된 문을 열게 된다. 그러나 얼마 후 다시 한 여자가 죽게 되고 트레버는 다시 살인의혹을 받게 되는데.
