《脑髓地狱》的故事发生在大正九年。青年吴一郎（松田洋治饰）身穿浴袍，在一间昏暗而封闭的房间里醒来。隔壁不时传来少女的哀号，而他不仅失去了记忆，甚至连自己的姓名和身世都无法想起。
此时，自称九州帝国大学精神科教授的若林镜太郎（室田日出男饰）走进房间，向吴一郎讲述了一段发生在很久以前的中国悲剧，并提出一个匪夷所思的观点：远古祖先的记忆，可能通过某种方式传递到了吴一郎身上。九州帝国大学前任精神科院长正木（桂枝雀饰）曾对此展开深入研究。
然而，已经死亡的正木博士却突然出现在吴一郎面前，并向他提供了更多线索。随着真相逐渐浮现，事件反而变得更加错综复杂、扑朔迷离。本片改编自侦探小说家梦野久作的同名作品。
