卡莉（派琵·蒙格玛丽 Poppy Montgomery 饰）拥有超越常人的记忆力，她的大脑就好像一台扫描仪，将所见所闻尽数记下。可是，拥有如此强大能力的卡莉偏偏忘记了曾经姐姐被谋杀一案的细节，而这起案件也就此成为了悬案。 渐渐从悲伤中走出来的卡莉重新回到了警队的凶杀组，和自己的前男友艾尔（迪伦·沃尔什 Dylan Walsh 饰）组成了搭档，为的就是有朝一日能够破解姐姐被杀的案件。和卡莉同属凶杀组的还有麦克（Michael Gaston 饰）、罗伊（凯文·兰金 Kevin Rankin 饰）和妮娜（Daya Vaidya 饰）等人。在一起起沾染着鲜血错综复杂的谋杀案件中，卡莉能否凭借着自己的能力将真凶一一查出呢？而她和艾尔之间未尽的缘分又将如何续写呢？

《记忆神探第三季》是一部精巧设计的电视剧，叙述的是一场互相成就，共同进步的故事。剧中场景玄妙新奇，故事幽默与情感兼具，风格十分巧妙，融合了古装、烧脑、推理、反转等多种类型元素，人物塑造符合时代设定，整部剧充满了家国情怀。《记忆神探第三季》既有青春剧的唯美浪漫、清新自然,又兼具观赏性，体现出了较强的生活价值观念。