A raíz de unos experimentos de alto secreto, unas personas llamadas "espectadores" han desarrollado la capacidad psíquica de entrar en los recuerdos de la gente. John Washington, un viudo reciente, es uno de estos individuos dotados. Washington trabaja para Mindscape, la agencia de detectives de la memoria más importante del mundo, que ofrece las habilidades de sus empleados psíquicos para ayudar a resolver casos criminales, aunque sus hallazgos aún no se reconocen como prueba en los tribunales.

El accidente de John

Durante una sesión que sale mal, John sufre un derrame cerebral y queda incapacitado durante dos años. Arruinado económicamente, sigue siendo dueño de la casa de la playa donde murió su mujer, pero se niega a venderla. Desesperado por el dinero, pide a su antiguo superior, Sebastián, un nuevo trabajo. El caso es el de una brillante pero problemática chica de 16 años, Anna Greene, que está en huelga de hambre. Su padrastro quiere internarla en un psiquiátrico, a lo que se oponen la madre de Anna y la propia Anna. John es enviado para poner fin a su huelga de hambre.

John y Anna comienzan sus sesiones de terapia, centrándose en el tiempo que Anna pasó en un prestigioso colegio femenino y en varios incidentes que ocurrieron allí. John se siente atraído por Anna y, al mismo tiempo, desconfía de ella. La enfermera de Anna, Judith, con la que John acaba de empezar a salir, es arrojada por la escalera, y Anna es culpada. John alberga sospechas hacia el padrastro de Anna, que cree que ha contratado a un hombre para que le siga la pista, así como hacia Sebastian, de quien John se entera que le ha ocultado un archivo sobre Anna. El comportamiento de Anna hacia John se vuelve más coqueto, y le dibuja un retrato con la leyenda: "Eres mi único lugar seguro".

El descubrimiento

John se entera de que Anna ha mantenido una relación sexual con su profesor de fotografía, Tom Ortega, que le hizo fotos eróticas. Sin embargo, cuando se entrevista con Ortega, que ahora está cumpliendo condena en prisión, éste insiste en que Anna fue la agresora y le tendió una trampa. John y Anna se remontan a un incidente en la escuela donde tres compañeros de Anna fueron envenenados. Anna culpa de ello a otro estudiante, apodado Mousey. Sin embargo, cuando John entrevista a una de las chicas envenenadas, ésta le dice que Mousey no existe. Anna consigue recuperar su confianza mostrándole una fotografía de ella y Mousey.

John y Anna recuperan una imagen de Sebastian acercándose a ella cuando era una niña de cuatro años, lo que hace que John crea que Anna fue abusada sexualmente por Sebastian cuando era niña. Sin embargo, Sebastian lo niega con vehemencia y le pregunta a John por qué lo puso en el caso si tenía algo así que ocultar. John informa a los padres de Anna de su diagnóstico y les sugiere que no institucionalicen a su hija. En su casa, John descubre que la nota que aparece en el retrato de Anna coincide con una supuestamente escrita por Mousey en la fotografía. Revisando el anuario de Anna, ve que la chica de los recuerdos de Anna no se llamaba Mousey. En ese momento, recibe una llamada telefónica desesperada de Anna.

John corre a su casa y descubre que alguien ha entrado en ella. Desde la sala de seguridad de la casa, ve a Anna, angustiada al descubrir los cuerpos asesinados de sus padres, huyendo despavorida de un asaltante invisible. John llama a la policía pero le dicen que otra persona ya les ha llamado. Sigue a Anna al bosque. Ella le dice que lo siente y huye. La policía detiene a John por la supuesta agresión a Anna. Hay sangre en sus manos y otras pruebas que parecen indicar que entró en la casa, drogó a los padres de ella, que se revela que siguen vivos, y luego atacó a Anna.

Tras ser encarcelado, John recibe la visita del hombre que le había estado siguiendo. Resulta que este hombre es otro detective de la memoria que ha estado realizando sesiones con John para recuperar la verdad sobre Anna. El detective de la memoria concluye que Anna manipuló sus propios recuerdos para inculpar a John como su asesino. Probablemente fingió su propia muerte para escapar de sus padres, que sabía que nunca dejarían de buscarla si estaba viva. John se disculpa con Sebastian, que promete utilizar esta nueva información para conseguir la liberación de John.

En otro lugar, Anna se las arregla para que John le envíe una sola rosa roja, junto con una foto de ella sosteniendo un periódico reciente para demostrar que aún está viva. John, ya liberado de la cárcel, va a la casa de la playa y descubre que una nueva familia la ha comprado. Entonces puede seguir adelante con su vida y encontrar la paz con Judith.