柯尔斯顿聪明但不善社交，身患一种罕见病症。她没有任何情感，也体会不到时间的流逝。她是个计算机高手，拥有非凡的黑客技能。她原本可以拿到计算机科学领域的高级学位，但是她因为公开室友和辅导教授的私情而遇到麻烦。她的室友卡密尔也将她赶出了宿舍。正当这时，她接到警局电话，她的养父自杀了，但是当他看见养父尸体时，她认为养父有可能不是自杀，为了调查养父死亡愿意，柯尔斯顿偷偷溜进了她教授办公室，准备用学校电脑进入警局查看养父死亡档案，而她却早已被一个政府秘密组织-编织记忆盯上了，当她准备进入警局网站时，却被秘密政府组织找到了。思想调查员机构的高层，前FBI特工情报员玛吉·巴普蒂斯特让她加入他们的组织，这个组织正在进行一项超自然研究，他们将进入刚死去的人大脑内部，利用这些人的记忆调查谋杀案。他们将刺探最近刚刚死亡的人的大脑，利用他们的记忆来调查悬疑谋杀案，破解各种秘密。柯尔斯顿接受的第一个任务是进入一个炸弹制造者的大脑中，找到剩余的两个炸弹安置点，挽救无辜的人免遭受害。
柯尔斯顿的养父爱德·克拉克的尸体被运到了这个组织处，他们也认为她的养父不是自杀，想要通过编制记忆的方法找出他死亡的原因，而这时玛吉接到了一个新的案子，一个普通女孩丽莎·凯勒因吸食过量毒品而死亡，需要尽快找出这个案子的凶手并查清楚毒品的来源，因此柯尔斯顿与卡梅伦他们开始进入丽莎·凯勒的记忆中，在这次进入记忆中，柯尔斯顿发现了丽莎·凯勒不是自杀，是被他人强行灌入了大量毒品而死亡的，而且她也在丽莎的记忆中发现了几个可疑的人，为了查出凶手，柯尔斯顿与卡梅伦、莱纳斯、卡密尔四人来到了丽莎死亡的地方，希望能够找到线索，终于他们发现了那几个可疑的人，但却被费希尔警官发现了，为了能尽快查出案件的真相，柯尔斯顿将费希尔警官带到了编织记忆的秘密基地，告诉了他们目前正在做的事情。柯尔斯顿又重新进入了丽莎的记忆中，这次她找到了凶手，最后终于查清了丽莎的案子，并找到了毒品的来源，但是柯尔斯顿养父的记忆却因为时间太长了而不能进入了。
柯尔斯顿把养父遗留的东西都搬到了自己的公寓，在那些东西中发现了一些照片，其中有一张是她母亲与她养父的合照，但是却被人撕了一半，另一半是谁无从知晓。而且在那些东西中发现了一张她养父留给她的录音磁带。她拿着这半张照片找到了玛吉，希望能从她那里得到答案，可是玛吉表示全然不知。接下来他们接到了一起新的案子，一对新婚度蜜月的夫妻，妻子莉莉被人杀害了，为了了解真相，柯尔斯顿第一次进入了被害人的记忆中，她发现被害人莉莉在结婚前与丈夫吵架并发现了许多钱，但是柯尔斯顿直觉认为莉莉的丈夫不是凶手，他们找到了莉莉的丈夫，从他那了解到那些钱是给莉莉买了一条很名贵的项链，但是他们对凶手是谁还是不清楚，因此柯尔斯顿第二次进入了莉莉的记忆中，这次她发现了一个很可疑的人，是莉莉他们预约的出租车司机。为了弄清，柯尔斯顿与卡梅伦两人故意带上了一些名贵首饰，他们来到了莉莉夫妻住的地方，让前台给他们叫了一辆出租车，出租车将他们带到了一个地方，并让其他人劫持了他们，而柯尔斯顿他们则顺利找打了凶手，并抓获了。
卡梅伦早上起床后发现自己订的杂志又不见了，他的邻居罗比经常错拿了他的杂志。当他看到自己杂志在邻居桌子上时，准备责问他，却忽然发现罗比已死。当警局费希尔与柯尔斯顿赶到时，他们认为凶手的目标有可能是卡梅伦。为了找到凶手以及凶手的目标是否是卡梅伦，柯尔斯顿进入了罗比的记忆中，发现罗比是一个严重的偷窥狂，每天除了上班就是下班后在自己的房间偷窥对面，柯尔斯顿在罗比偷窥中发现了几个可疑的人，因此柯尔斯顿他们决定在卡梅伦的房间监视对面的人，通过监视他们发现罗比是一个好人，他偷窥对面是为了帮助那些需要帮助的人。所有嫌疑人都排除了，案子没有进展。因此他们第二次进入柯尔斯顿的记忆中，这次发现了另一个嫌疑人，柯尔斯顿与卡梅伦最终找到了凶手，案子终于结束了。
柯尔斯顿收到了无署名、无邮寄地址的邮件，邮件中放着一本书《麦田守望者》。又有一件新案子来了，贾斯汀·林克30岁，死于心肌梗塞，他是前中央情报员，退出后热衷于在博客写一些阴谋轮，是关于政府的机密、间谍等，为了知道他获取这些机密的来源，他们需要进入他的记忆中。柯尔斯顿进入到了贾斯汀·林克的记忆中，发现了一个刻着蝴蝶纹身的影子，而且也发现了一些其他的东西，为了验证他的发现，柯尔斯顿与卡梅伦等人来到了贾斯汀·林克的早餐车，在早餐车中发现了一个隐藏的文件，柯尔斯顿发现了一个贾斯汀·林克准备最近将会在网上发布的消息，但是这个文件加密很强，他们通过很大努力才发现这个文件里的事情是关于编织记忆的，柯尔斯顿将所有能接触编织记忆的人都筛查了一遍，没有发现可疑的人，最后柯尔斯顿忽然想到了蝴蝶纹身的人，最后他们锁定了玛尔塔·罗德里格，玛尔塔·罗德里格由于之前进入编织记忆没有及时退出来而受了很重的伤，直到前两周才清醒，他认为编织记忆里的人会伤害他们。玛尔塔·罗德里格将编织记忆的事情给了贾斯汀·林克。
柯尔斯顿在养父给她遗留的录音中发现了一些可疑的东西，她拿给了莱纳斯希望他能帮他查出里面的东西是什么。丹妮·福克斯是赛巴斯蒂安·朱伯医生经营的一家私人赞助的医学研究所的调查员，他们正在研究一种新型治疗方法—外伤性脑损伤，但是丹妮却忽然遭遇了一场车祸去世了，为了查清原因，柯尔斯顿进入了丹妮的记忆中，发现丹妮痴迷于研究，她的车祸是由于别人远程控制着她的车，让她撞到了墙，而且丹妮的老板赛巴斯蒂安·朱伯医生也非常可疑，因此柯尔斯顿与卡梅伦、玛吉商量后，决定亲自去找赛巴斯蒂安·朱伯医生，希望能从那里找到一些原因。柯尔斯顿来到了赛巴斯蒂安·朱伯医生诊所，她告诉赛巴斯蒂安·朱伯医生自己前些年脑子受过伤，希望他能用最新的研究对她进行治疗，但是第一次治疗后，柯尔斯顿的反应让赛巴斯蒂安·朱伯医生发现了她的可疑，因此柯尔斯顿悄悄潜入赛巴斯蒂安·朱伯医生诊所时被他发现了，最后卡梅伦救了她，赛巴斯蒂安·朱伯医生因为杀人、医学造假而被抓了。
柯尔斯顿的男朋友意外现身。当小组成员们发现她男朋友利亚姆的存在的时候全都大吃一惊，卡密尔则开始暗中搜集他的资料信息。这时候一位年轻女士死亡，柯尔斯顿来到了她的记忆中，发现这位年轻的女士非常热爱舞会，她奢侈放纵的社交生活成了破案的线索，柯尔斯顿发现他正在一家非常富有的家中举行聚会。为了弄清这位女士的身份，他们来到了这个富有的家中，却发现这位女士布特丽与这家人都不认识，通过他们的调查，发现她是与另一位女士经常趁主人不在家潜入别人房子盗取财务，这次就是因为这家房子主人长时间不在家，她们才在那所房子聚会。柯尔斯顿有一次进入了死者的记忆中，发现死者见到了这家女主人不为人知的秘密，为了隐藏这些秘密，这家房子的女主人将布特丽杀害。
柯尔斯顿的男朋友利亚姆回来了，他向柯尔斯顿求婚，但是柯尔斯顿却没有答应，想要再考虑下。她将这件事告诉了卡密尔，本来希望只有他俩知道，但是柯尔斯顿与卡密尔都带着耳麦，他们编织记忆组织的人都听到了，卡梅伦听到后伤心了。新的案子来了，安娜·巴莫尔是全球健康联盟流行病学方面的首席研究员，却被发现在自己的公寓自杀了，而且躺在滚烫的淋浴间，室内温度调到了最大，为了找到她自杀的原因，柯尔斯顿进入了她的记忆中，首先她来到了安娜的实验室，发现她正在做实验，并且将自己的研究的成果注入了自己的体内，柯尔斯顿发现这是一种病毒，经卡密尔她们查实，该病毒有极强的传染性，且可通过空气传播，编织记忆组织中的所有人因为离尸体比较近，都感染此病毒，柯尔斯顿、卡梅伦、莱纳斯等人相继出现了病状，但由于发现病毒是玛吉将他们基地的报警系统激活了，因此所有人都没法出去，大家都比较绝望，柯尔斯顿确一直在找抗病毒的东西，最终所有人都得以重生。
经过上次的病毒时间后，所有人都死而复生后，编织记忆组织中每个人都感觉生活很美好。莱纳斯希望卡密尔跟他一起去见他爸妈，两人在一起商量半天见到他爸妈应该怎么说话，应有什么样的礼仪。玛吉对柯尔斯顿的男朋友身份产生了疑问。瓦内萨·索耶自称灵媒，主持过一个直播节目，却在她家里发现被杀死了，凶器是一个紫晶球，但是她家里没有发现被强行进入的痕迹，因此他们决定进入瓦内萨·索耶的记忆，去寻找凶手。在瓦内萨·索耶记忆中，她看见两个人在吵架，而且周围有火光，并且她发现有个女人将会被杀害，最主要是她发现卡梅伦死了他们正在准备进入卡梅伦的记忆中，柯尔斯顿很担心，她没有将此事告诉卡梅伦，她只希望是由于自己进入别人记忆中而产生的幻觉。他们来到瓦内萨·索耶工作的地方，发现了在瓦内萨·索耶记忆中出现的人是米娅和豪泽，因为她在瓦内萨·索耶的记忆中看到米娅被人正被人杀害，为了弄清楚，他们来到了米娅的舞会，最后他们发现米娅是杀害瓦内萨·索耶的凶手。
莱斯·特纳找来了费希尔，希望他不要插手柯尔斯顿养父爱德·克拉克被杀的事，因为他们认为这样是在保护柯尔斯顿，让她不知道真相，但是费希尔却没有答应他们。费希尔约了柯尔斯顿在外面饭店希望跟她聊聊爱德·克拉克的事，可是柯尔斯顿不知道费希尔的用意，她叫上了卡梅伦与卡密尔一起来吃饭，正当费希尔欲言又止时，柯尔斯顿与卡密尔只能去卫生间，这时她们忽然听到了几声枪响，费希尔、卡梅伦还有一名服务员受伤了，为了找出凶手，柯尔斯顿进入了死者服务员的记忆中，她看到了凶手，并发现这个凶手是受人雇佣的，为了杀死费希尔。凶手样貌还原后，玛吉告诉他们他是罗伯特·巴比尔，曾是编制计划的安全主管，与柯尔斯顿的母亲很熟悉。等他们找到罗伯特的时候，他已经死了。柯尔斯顿罗伯特的记忆中发现他在枪杀费希尔的时候见过一面卡梅伦，为了尽快找到幕后凶手，卡梅伦利用一种药剂让自己在几分钟处于假死状态，这样卡尔斯顿可以进入他的记忆中，或许能够找到幕后凶手，但是却没有发现任何可疑的事。卡尔斯顿在养父留给自己的银行保险柜中找到了一个光盘.
