《脑洞男友之不死神探》电影的故事发生在一座典型的北方三线城市。在医院地下室停尸房里，已经被颁布死亡的青年孙阿山竟然醒了过来。但是，醒来的孙阿山却流失了记忆。由于不明身世，孙阿山的脑子里一片空白，但他心中却存有查明真相的执念。一个19岁女孩明明的突然展示让故事发生了改变，由于身患白血病需要长久住在医院，但充满好奇心的她成天游荡在医院的各个边际。明明自告奋勇，要帮助阿山找回记忆，一起破解阿山死亡的真相。