电影《记忆碎片》的正确时间顺序如下：
黑白片段：莱纳是保险公司调查员，遇到自称有短期失忆症的萨米，萨米无法通过条件反射记住有电的积木，莱纳怀疑他装病拒赔。
黑白片段：萨米的妻子为验证萨米是否真失忆，让他给自己注射胰岛素，萨米照做，导致妻子因胰岛素过量死亡，莱纳记住了这件事。
黑白片段：莱纳妻子被两个毒贩入室强奸，莱纳枪杀了一个，另一个把他打晕，他因此患上失忆症。之后莱纳妻子因用胰岛素测试他而死亡，但莱纳不记得这些，只记得妻子被杀害。
黑白片段：莱纳与泰迪相遇，泰迪是警察，给莱纳提供毒贩吉米的信息，让他以为吉米是杀妻仇人。莱纳杀死吉米并拍照记录，但不记得自己做过。
彩色片段：莱纳换上吉米的衣服，吉米临死前说出萨米的名字，莱纳看到泰迪打算偷走吉米的钱，因此怀疑泰迪是骗子。泰迪说出莱纳妻子没有被入侵者杀死，莱纳与妻子的故事就是萨米的故事，而且凶手约翰早就被莱纳杀了，莱纳却不记得，还是继续寻找仇人。
黑白片段：莱纳烧掉妻子的遗物，希望能够走出痛苦却不成功。
彩色片段：莱纳因为开了吉米的车，被陶德认错并追杀。
黑白片段：莱纳正打算把毒品线索刺青在身上，被电话打断。
彩色片段：莱纳打伤陶德，根据字条向泰迪求助。
黑白片段：莱纳看到字条说凶手与毒品有关。
彩色片段：莱纳从陶德房间醒来，发现被自己打伤和捆绑的陶德，恰好泰迪找上门来，两人逼迫陶德出城。
黑白片段：莱纳讲述第一次见到萨米，他不能生成新的记忆，但是可以帮妻子打胰岛素，因此怀疑萨米装病。
彩色片段：莱纳从娜塔莉房间醒来，娜塔莉答应帮他查车牌号。
黑白片段：萨米重复做挑选积木的实验。
彩色片段：莱纳谴责娜塔莉利用他杀人，娜塔莉说她被陶德暴打后莱纳主动答应替她报仇，莱纳讲述自己失忆症的痛苦，莱纳记下娜塔莉也失去爱人。
彩色片段：莱纳到酒吧见娜塔莉，她帮忙找到了车牌号的主人是约翰，还有莱纳落下的钥匙。
黑白片段：莱纳因为工作性质，擅长看穿撒谎的人。
彩色片段：泰迪提醒莱纳不要杀错人，并承诺帮助他找仇人约翰。
黑白片段：莱纳讲电话，提到萨米也有同样的失忆症，但是自己靠为妻子报仇这个信念而支撑着，生活更有规律性。
彩色片段：莱纳回到酒店，根据娜塔莉提供的驾照复印件，发现泰迪的真名是约翰，而且他驾照上的号码与自己纹身一样，因此坚信泰迪就是仇人。
黑白片段：莱纳在酒店醒来，开始新一天的 “寻找仇人” 之旅。
彩色片段：莱纳杀死泰迪并拍照片，全片结束。
