Sigmund Corp. utilizza una tecnologia in grado di creare ricordi artificiali. Offrono questo come servizio di "realizzazione dei desideri" alle persone sul letto di morte. Poiché questi ricordi artificiali entrano in conflitto con i ricordi reali del paziente, la procedura è legale solo su persone che hanno poco tempo da vivere. I dipendenti di Sigmund Corp., la Dott.ssa Eva Rosalene e il Dott. Neil Watts, hanno il compito di realizzare il sogno di una vita del morente Johnny Wyles. Johnny vuole andare sulla luna, anche se non sa perché. I medici si inseriscono in una raccolta interattiva dei suoi ricordi e percorrono all’indietro la sua vita tramite ricordi. Ad ogni salto in un momento importante dei ricordi di Johnny, imparano di più su di lui e su ciò che lo ha portato all’attuale posizione nella vita, inclusa la sua relazione coniugale, per lo più infelice, con la sua compagna di infanzia, River. Raggiunta la sua infanzia, i medici cercano di inserire il suo desiderio di andare sulla luna. Si suppone che la mente di Johnny crei nuovi ricordi basati su quel desiderio, e Johnny morirebbe credendo di aver vissuto senza rimpianti. Tuttavia, la mente di Johnny non crea i nuovi ricordi come previsto. Il Dott. Watts e la Dott.ssa Rosalene devono risolvere il problema per soddisfare l’ultimo desiderio di Johnny di andare sulla luna. Alla fine, si scopre che Johnny e River si sono conosciuti da bambini in un luna park. Guardavano il cielo notturno e inventarono una costellazione: un coniglio con la luna come ventre. I due hanno concordato di incontrarsi nello stesso posto l’anno successivo, con Johnny che prometteva che, se dovesse dimenticare o perdersi, si sarebbero "riuniti sulla luna". Quella notte, Johnny regala a River un ornitorinco giocattolo che River custodirà per il resto della sua vita. Poco dopo, il fratello gemello di Johnny, Joey, morì in un incidente. La madre di Johnny gli somministrò beta-bloccanti per indurre perdita di memoria dell’evento tragico, facendogli anche dimenticare il loro primo incontro con River. Più tardi, ebbe modo di incontrarla di nuovo, e alla fine di sposarla, e River se ne accorse solo più tardi che aveva dimenticato il loro incontro al luna park. (Johnny confessò che si era avvicinato a lei a scuola perché era diversa, e rivelò che pensava che quel fosse il loro primo incontro) River, diagnosticata da adulta con la sindrome di Asperger (anche se non dichiarata direttamente, il gioco fa riferimento a Tony Attwood, autore di numerosi libri sull'Asperger), non disse a Johnny direttamente del loro primo incontro; invece, cercò di stimolare indirettamente i suoi ricordi tagliandosi i capelli e realizzando conigli di carta, tra cui uno a due colori che rappresenta la costellazione che avevano inventato durante il loro primo incontro, abbinato al vestito blu e giallo che indossò al loro matrimonio. River non fu in grado di far ricordare a Johnny prima di morire, e Johnny rimase con un senso di colpa persistente e un inexplicabile desiderio di andare sulla Luna. Nel presente, Rosalene e Watts alla fine impiantano una sequenza di ricordi in cui Joey non muore, ma vive diventando un autore di successo, e Johnny non incontra più River finché non iniziano a lavorare insieme alla NASA. Mentre il Johnny reale, in coma, sta per morire, si immagina di intraprendere una missione lunare con River. Durante il lancio, River gli tende la mano. La luna appare attraverso una finestra della navicella, e Johnny la stringe mentre il monitor cardiaco si azzera. Nell’epilogo, Johnny e River alla fine si sposano, costruiscono e si ritirano nella stessa casa in cui vissero Johnny e River nella vita reale. Tornati nel mondo reale, Rosalene e Watts guardano la tomba di Johnny, posta accanto a quella di River. Rivelano al pubblico che Johnny aveva lasciato la casa al suo caregiver, Lily. Rosalene riceve una telefonata, e i due procedono verso il prossimo paziente. Mentre Watts sta per andarsene, si ferma e lo schermo lampeggia brevemente di rosso, nello stesso modo in cui appariva quando Johnny sentiva dolore. Watts prende alcuni analgesici, poi prosegue.