Brooklyn. Telly Paretta (Julianne Moore) trauert um ihren vor vierzehn Monaten beim Absturz einer kleinen Propellermaschine der Quest Air zusammen mit sechs weiteren Kindern umgekommenen neunjährigen Sohn Sam (Christopher Kovaleski). Weil Tellys Ehemann James William („Jim“) Paretta (Anthony Edwards) es für krankhaft hält, dass sie die Erinnerung an Sam nicht loslassen kann, ist Telly bei dem Psychiater Dr. Jack Munce (Gary Sinise) in Behandlung.

Von einem Tag auf den anderen fehlt Sam auf einem Familienfoto. Kurz darauf sind die Fotoalben leer und die Erinnerungsvideos gelöscht. Telly ist überzeugt, dass Jim die Bilder von Sam verschwinden ließ und gerät in Wut: Auf der Stelle will sie sich von ihm trennen. Jim ruft Dr. Munce, und die beiden Männer erklären Telly, sie habe nie einen Sohn gehabt, sie bilde sich das nur ein, vermutlich aufgrund einer Fehlgeburt. Telly rennt aus dem Haus und fährt zu einer öffentlichen Bibliothek, wo sie vierzehn Monate alte Zeitungen auf Mikrofiches ansieht, aber zu ihrer Verwunderung nichts über den Flugzeugabsturz findet.

Auf dem Rückweg begegnet sie ihrer Freundin Eliot (Jessica Hecht). Obwohl Eliot mehrmals auf Sam aufgepasst hatte, sagt sie, sie wisse nichts von einem Sohn Tellys.

Telly befürchtet, verrückt zu werden. Verzweifelt klingelt sie bei Ash Correll (Dominic West), dem Vater von Sams Freundin Lauren (Kathryn Faughnan), die bei dem Flugzeugabsturz ebenfalls ums Leben kam. Ash ist vom Alkohol zerrüttet [Alkoholkrankheit], und Telly – die ihn aus der Zeit vor dem Flugzeugunglück als erfolgreichen Eishockeyspieler kennt –, vermutet, dass er aufgrund des Verlusts seiner Tochter zu trinken anfing. Ash sagt ihr jedoch, er habe nie ein Kind gehabt, und weil er die Besucherin für verrückt hält, lässt er sie von der Polizei abführen.

Erst als Ash wieder allein in seiner Wohnung ist und die Tapete des früheren Kinderzimmers unter der von Telly teilweise abgerissenen neuen Tapete anschaut, erinnert er sich an Lauren. Er rennt auf die Straße und hält den gerade abfahrenden Streifenwagen auf, aber die beiden Cops haben Telly nicht im Auto, denn sobald sie mit ihr aus dem Haus kamen, wurden sie von Beamten der National Security Agency angehalten, die den Fall vom New York Police Department übernahmen. Ash stellt sich dem Wagen der NSA in den Weg. Während die Bundesbeamten ihn zusammenschlagen, schreit er Telly zu, er könne sich wieder erinnern und fordert sie auf, davonzulaufen.

In einem Park treffen Ash und Telly sich wieder. Das Auto, in dem sie zusammen wegfahren, wird von einer Limousine der NSA gerammt. Sie flüchten erneut und verstecken sich in einem Hotel.

Im Gegensatz zu Ash, der sich wieder betrinkt, behält Telly einen klaren Kopf und kommt zu dem Schluss, dass die Kinder leben, denn andernfalls müsste niemand versuchen, ihnen die Erinnerung an sie zu rauben.

In der Hoffnung, Jim von ihrer Schlussfolgerung überzeugen zu können, passt Telly ihn nach dem Büro ab, aber er erkennt seine Frau nicht mehr.

Als Detective Anne Pope (Alfre Woodard) vom NYPD durch einen Anruf von Telly erfährt, dass zwei Personen sich unabhängig voneinander an ihre Kinder erinnern, obwohl alle anderen behaupten, diese Kinder habe es nie gegeben, geht sie der Sache nach – und stößt als Erstes auf einen Zeugen (Ken Abraham), der aussagt, er habe gesehen, wie Ash und Telly einen Mann umfuhren, der sich ihnen in den Weg gestellt hatte, doch unmittelbar danach sei kein Verletzter mehr dagewesen.

Dr. Munce drängt sich Anne Pope auf: Er will unbedingt dabei sein, wenn Telly festgenommen wird und begründet das damit, dass er weitere schwere psychische Schäden durch den Schock verhindern müsse.

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Inzwischen verstecken Ash und Telly sich in einer Hütte außerhalb der Stadt. Nachts ertappen sie den Mann, den sie bei ihrer Flucht vor der NSA umfuhren, der jedoch unverletzt geblieben ist. Sie überwältigen den Eindringling und zwingen ihn zum Reden. Der seltsame Mann, der einen Ausweis der NSA bei sich hat, gibt zu, dass der Geheimdienst mit einer außerirdischen Macht zusammenarbeitet. Im nächsten Augenblick fliegt das Dach weg, und der Alien wird in den Himmel gesaugt.

Um Fragen über den Flugzeugabsturz zu stellen, fahren Ash und Telly zu Quest Air, aber die Fluglinie ist bankrott. Immerhin finden Ash und Telly die Adresse des Firmenchefs Robert Shineer heraus. Sein Haus auf Long Island steht leer, und sie brechen ein. Jemand alarmiert die Polizei. Anne macht sich daraufhin mit Dr. Munce auf den Weg. Als Ash und Telly die beiden kommen sehen, läuft Telly zum Auto, aber sie fährt sich im Sand fest. Anne stößt auf den Alien, und als dieser nicht stehenbleibt, schießt sie auf ihn, aber die Kugeln zerfetzen nur seine Kleidung und können dem Wesen offenbar nichts anhaben. Entsetzt läuft Anne zu Telly und versichert ihr, sie sei jetzt auch überzeugt, dass die Kinder leben. Bevor sie weitersprechen kann, wird sie fortgebeamt.

Als Ash und Telly sich in der Stadt wiedersehen, ist auch der Alien dabei. Er packt Ash und stürzt sich mit ihm durch ein Fenster in die Tiefe. Telly sieht auf der Straße nach, aber da liegen nur Splitter und Scherben, keine Leichen.

Der Alien erklärt Telly schließlich, man habe die Beziehung von menschlichen Eltern zu ihren Kindern in einem Experiment untersuchen wollen. Nach dem vorgetäuschten Flugzeugabsturz vergaßen alle bis auf Telly ihre Kinder. Mit Gewalt versucht er, Tellys Erinnerung an Sam auszulöschen. Beinahe gelingt es ihm, aber da erinnert Telly sich an ihre Schwangerschaft, und der mit seinem Experiment gescheiterte Alien wird von einer unsichtbaren Macht hinweggerissen.

Auf einem Spielplatz sieht Telly ihren Sohn wieder. Er spielt dort mit Lauren. Ash ist auch da, und die beiden Erwachsenen stellen sich gegenseitig vor. Ash meint: „Wir kennen uns von irgendwoher.“