Корпорация “Зигмунд” располагает технологией создания искусственных воспоминаний. Они предлагают её как услугу по “исполнению желаний” для тех, кто находится на смертном одре. Поскольку эти искусственные воспоминания вступают в конфликт с реальными, процедура разрешена только для пациентов, которым осталось недолго.

Доктора Ева Розалин и Нил Ваттс, сотрудники корпорации “Зигмунд”, получают задание исполнить заветную мечту умирающего Джонни Уайлса. Джонни хочет полететь на Луну, сам не зная почему. Доктора погружаются в интерактивный сборник его воспоминаний и, используя памятные предметы, движутся в обратном направлении по его жизни. С каждым “прыжком” к важному моменту в памяти Джонни они узнают о нём всё больше: что привело его к нынешнему состоянию, включая по большей части несчастливый брак с его возлюбленной детства, Ривер. Достигнув его детства, доктора пытаются внедрить желание полететь на Луну. Предполагается, что разум Джонни создаст новые воспоминания, основанные на этом желании, и он умрет, веря, что прожил жизнь без сожалений.

Однако разум Джонни не создает новые воспоминания, как было задумано. Докторам Ваттсу и Розалин предстоит решить эту проблему, чтобы исполнить предсмертное желание Джонни — попасть на Луну.

В конце концов выясняется, что Джонни и Ривер познакомились ещё детьми на карнавале. Они смотрели на ночное небо и придумали собственное созвездие: кролика с Луной вместо живота. Дети договорились встретиться там же в следующем году, и Джонни пообещал, что если он забудет или потеряется, они “встретятся на Луне”. Той ночью Джонни подарил Ривер игрушечного утконоса, которого она бережно хранила всю оставшуюся жизнь. Вскоре после этого брат-близнец Джонни, Джоуи, погиб в результате несчастного случая. Мать Джонни дала ему бета-блокаторы, чтобы вызвать потерю памяти о трагическом событии, из-за чего он также забыл свою первую встречу с Ривер. Позже он случайно встретил её снова и в конце концов женился на ней. Ривер лишь со временем осознала, что он забыл их встречу на карнавале. (Сам Джонни позже признался, что подошёл к ней в школе, потому что она “была не такой”, и считал эту встречу их первой). У Ривер, которой во взрослом возрасте диагностировали синдром Аспергера (хотя напрямую это не упоминается, в игре есть отсылки к Тони Атвуду, автору множества книг по этой теме), не было возможности прямо рассказать Джонни об их первой встрече. Вместо этого она пыталась косвенно пробудить его воспоминания: стригла волосы и делала бумажных кроликов, включая одного двухцветного, символизирующего придуманное ими созвездие, а также сочетавшего цвета сине-жёлтого платья, которое она надела на их свадьбу. Ривер так и не смогла помочь Джонни вспомнить до своей смерти, а Джонни остался с гнетущим чувством вины и необъяснимым желанием попасть на Луну.

В настоящем времени Розалин и Ваттс в конце концов имплантируют последовательность воспоминаний, в которой Джоуи не погиб, а выжил и стал известным писателем, а Джонни встретил Ривер лишь тогда, когда они оба начали работать в НАСА. Когда реальный Джонни, находящийся в коме, начинает угасать, он представляет, как отправляется в лунную миссию вместе с Ривер. Во время запуска Ривер протягивает ему руку. Луна показывается в иллюминаторе корабля, и Джонни берёт её за руку, в то время как кардиомонитор показывает прямую линию.

В эпилоге Джонни и Ривер в конце концов женятся, строят и уходят на покой в тот же дом, где жили реальные Джонни и Ривер. Вернувшись в реальный мир, Розалин и Ваттс смотрят на могилу Джонни, расположенную рядом с могилой Ривер. Они сообщают, что Джонни завещал дом своей сиделке Лили. Розалин получает телефонный звонок, и они отправляются к следующему пациенту. Уходя, Ваттс останавливается, и экран на мгновение вспыхивает красным — так же, как это происходило, когда Джонни испытывал боль. Ваттс принимает обезболивающее и продолжает путь.