《盗梦空间》还有一部前史，那便是《记忆碎片》（Memento，又译《失忆》，2001）。这是诺兰的灵感所在，是他的起点和秘密诞生地。这部横空出世的影片，实际上只是小电影，然而埋藏着日后爆发的巨大能量，《盗梦空间》只是它的放大版或通俗版。

《记忆碎片》与《盗梦空间》有某些相似之处。主人公连纳同样因为妻子的去世而满怀愧疚，情感的挫折构成一个人深层的行为动机。但是它的形式比《盗梦空间》还要复杂，令人眼花缭乱。影片由黑白与彩色两部分交叉构成。导演本人对此解释说，黑白部分是想展示一种纪录片的风格，对角色进行客观描绘；彩色部分则表现主角连纳的思想，表现他以及周围的角色。然而正是这样的处理，构成对观众分辨能力的极大挑战—与观众做某种智力游戏始终是诺兰的爱好。

产生纪录片效果的黑白部分，其描绘是客观的，但是所描绘的对象并不是人们通常所说的“客观现实”。恰恰相反，它们仅仅是这个叫做连纳的人“头脑中的现实”，和由此造成的他的精神状态。此人声称自己在妻子遭受强奸的现场脑部受到重击，从而失去了短期记忆，近期发生的事情在他头脑中没有储存，过去的事情却记得。他曾是一位保险公司调查员，他在工作中也遇到一位丧失临时记忆的人叫森美，他负责弄清楚森美的问题到底是心理上的还是生理上的。他的结论是心理上的，保险公司不负责赔偿，他得到提升。

按照连纳的说法（黑白片的叙述），这带来了森美妻子暂时的希望，又造成了她的死亡。森美妻子想要试探丈夫到底有没有记忆力，身患糖尿病的她在短时间内让丈夫注射三次，气绝身亡。影片中这对年长夫妇情深意长，令人感动。然而这个故事实际上全部是连纳编出来的，准确地说，是连纳将自己身上发生的事情，投射到了森美身上。森美没有妻子，更谈不上糖尿病，这是连纳自己妻子的故事。她被强奸后并没有死亡，是连纳给她连续注射治疗糖尿病的药物致死。造成观众困扰的在于，他们“眼见为实”地看到了森美夫妇的故事，很容易信以为真。