Μετά από ένα τρομερό αυτοκινητικό ατύχημα ο Μαρκ παύει να αναγνωρίζει την αδελφή του, πιστεύοντας πως την έχουν αντικαταστήσει με μια σωσία του. Η περίπτωση του διαγιγνώσκεται: σύνδρομο Κάπγκρας. Απελπισμένη η Κάριν, η αδελφή του Μαρκ, ζητάει την αρωγή του Τζέραλντ Βέμπερ, διάσημου νευρολόγου κι επιτυχημένου συγγραφέα βιβλίων εκλαϊκευμένης επιστήμης. Ό,τι θα μάθει ο Βέμπερ για τον ανθρώπινο εγκέφαλο, αντιμέτωπος με τούτη τη σπάνια περίπτωση, θα τον αλλάξει για πάντα.
Ταξίδι ως τις εσχατιές της συνείδησης και του εγώ, περιπλάνηση στις λεωφόρους και τα μονοπάτια του εγκεφάλου κι εξερεύνηση όσων μας χωρίζουν από την υπόλοιπη πλάση και μας ενώνουν μ' αυτήν, να τι είναι ο Ποταμός της μνήμης. Με φόντο την τεράστια αποδημία των καναδικών γερανών στον ποταμό Πλατ, στη Νεμπράσκα, αφηγείται την ιστορία ενός νέου άντρα παρουσιάζοντας ταυτόχρονα με τρόπο συναρπαστικό όλα τα επιτεύγματα, τις αμφιβολίες και τα ερωτήματα της σύγχρονης νευροεπιστήμης.