Главный герой сериала «Оперативная память» — майор Багрышев, опытный следователь, который уже давно страдает от болезни Альцгеймера, но скрывает это от коллег. Его новый напарник — стажер Юрий Соломин, который быстро становится не только помощником, но и другом для Багрышева. Вместе они начинают расследование серии жестоких убийств, которые явно имеют личный подтекст. По мере того как расследование углубляется, состояние Багрышева ухудшается, и он все чаще зависит от памяти и подсказок своего напарника.
Сюжет сосредоточен на том, как личные проблемы Багрышева и его неспособность контролировать свою память начинают влиять на ход расследования. Процесс раскрытия преступлений подталкивает его к трудным моральным выборам, а также к необходимости доверять своему новому напарнику.