大正九年，青年（松田洋治 饰）在一间封闭昏暗的房间中苏醒，他失去了全部记忆，只听到隔壁传来少女凄厉的哀号。正当他惶恐不安时，自称九州帝国大学精神科教授的若林镜太郎（室田日出男 饰）出现，声称要帮助他恢复记忆。若林教授告知青年，他是一起离奇连环杀人案的关键人物，而案件背后隐藏着名为“脑髓地狱”的恐怖实验。青年被迫参与一场危险的“记忆回溯”治疗，在层层梦境与现实中穿梭，逐渐发现自己的身份与一桩跨越数十年的家族悲剧有关。随着真相逼近，青年开始怀疑若林教授的真实目的，而他自己或许正是这场实验的产物。当记忆碎片拼合，他惊恐地意识到，所谓的“现实”不过是精心编织的幻觉，而真正的“脑髓地狱”正等待着他坠入其中。