Giáo sư Tôn Thất Sắc, chuyên gia y học hàng đầu, đột nhiên mất tích tại Siem Reap, Campuchia, châm ngòi cho một chuỗi sự kiện căng thẳng và nguy hiểm. Những bức thư điện tử kêu cứu vội vã được gửi đi từ chính giáo sư Sắc hé lộ một âm mưu kinh hoàng: ông bị bắt cóc và ép buộc tham gia vào một thí nghiệm thay não người vô nhân đạo. Lời cảnh báo của ông tuy đến được với em trai, Tôn Thất Sang, và thám tử Trần Phách, nhưng trớ trêu thay, lại đẩy họ vào vòng xoáy nguy hiểm chết người.
Tình hình càng trở nên phức tạp khi Trần Phách, một cựu sĩ quan đặc nhiệm dày dạn kinh nghiệm, cũng bị truy sát bởi một lực lượng vũ trang bí ẩn tại Campuchia. Một bức thư thứ ba gửi đến một nhân vật quyền lực đã bị phớt lờ, dẫn đến một thảm họa khôn lường, được ví như lớn nhất trong lịch sử Campuchia hiện đại chỉ sau nạn diệt chủng.
Trong văn phòng ngập tràn hồ sơ vụ án, Trần Phách đối diện với những ám ảnh quá khứ. 25 năm trước, tại chiến trường Battambang, ông và đồng đội đã phải trả giá đắt trong cuộc truy lùng Son Sen, trùm số ba của Khơ Me Đỏ. Vết thương chiến tranh, cả về thể xác lẫn tinh thần, vẫn đeo bám ông đến tận bây giờ. Nỗi day dứt về việc Son Sen trốn thoát, tiếp tục gieo rắc tội ác, luôn canh cánh trong lòng Trần Phách.
Giữa những suy tư về quá khứ, Trần Phách nhận được cuộc gọi khẩn cấp từ trợ lý của Viện trưởng Viện Não Trung ương, thông báo về vụ bắt cóc giáo sư Sắc. Ban đầu, Trần Phách hoài nghi, cho đến khi Viện trưởng Nguyễn Khoa Học, một chính khách nổi tiếng, đích thân đến gặp ông. Vị tiến sĩ thần kinh học này, với dáng đi tập tễnh do di chứng bệnh bại não, mang theo bức điện khẩn cấp từ Viện Quân y Sisowath, xác nhận vụ bắt cóc.
Nguyễn Khoa Học khẩn thiết yêu cầu Trần Phách giải cứu giáo sư Sắc, đặt niềm tin vào kinh nghiệm và khả năng của cựu sĩ quan đặc nhiệm này. Ông viện dẫn tình hình nguy cấp, lo ngại giáo sư Sắc sẽ chịu chung số phận bi thảm như viên Tổng lãnh sự Thụy Điển bị bắt cóc trước đó.
Trần Phách lưỡng lự trước yêu cầu bất thường này, lo ngại về vấn đề pháp lý và ngoại giao nếu can thiệp vào lãnh thổ nước khác. Tuy nhiên, trước sự tha thiết của Nguyễn Khoa Học, người đặt tính mạng con người lên trên hết mọi sĩ diện và thủ tục, Trần Phách khó lòng từ chối. Cuộc đối thoại căng thẳng giữa hai người, một bên là thám tử dày dạn kinh nghiệm, một bên là nhà khoa học lỗi lạc đầy tâm huyết, cuối cùng đã thuyết phục Trần Phách nhận nhiệm vụ.
Bóng ma diệt chủng tưởng chừng đã ngủ yên nay lại trỗi dậy, báo hiệu một cuộc chiến mới, thầm lặng và khốc liệt hơn – cuộc chiến chống khủng bố. Liệu Trần Phách có thể giải cứu giáo sư Sắc và vén màn bí mật đằng sau âm mưu thay não người? Câu trả lời nằm trong “Âm Mưu Thay Não” của tác giả Giản Tư Hải.