《忒修斯的船》由三個看似互無關聯的獨立故事組成。
第一段，一個盲人少女攝影師，在盲人狀態時成功舉辦了個人影展而出名，卻在移植角膜恢復視力后找不到攝影的靈感。
第二段，抵制動物實驗的僧人，因為肝硬化而面臨肝移植或者死亡的選擇——而移植手術本身正是基于他所反對的動物實驗。
第三段，原本只關心錢的青年，在自己做完腎臟移植手術后無意中知道了醫院和社會上存在的腎臟交易，以及一些“偷腎”的行為。而他也因為這個意外的發現而開始了很多無關金錢的社會活動。
而在本片結尾處，第三個故事的主人公受邀參加了一個特殊的影片放映會——參加者都是接受過器官移植的病人，而且他們的器官來自同一個捐獻者。于是我們看到了，前兩個故事里接受角膜移植的女孩和肝臟移植的僧人也出現在這里。他們共同看的片子，是捐獻者本人生前拍攝的一段巖洞探險視頻，深邃的巖洞，卻如浩瀚的宇宙般神秘壯麗……
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