Okazuje się, iż wchodząc do Zamku: Sora, Donald i Goofy zapomnieli wszystkie swoje zdolności, jakie nabyli w poprzedniej podróży. Mężczyzna w płaszczu mówi im, że zamkowe piętra są stworzone ze wspomnień zwiedzającej ich osoby – w tym przypadku Sory. W trakcie przeszukiwań Zamku spotykają na swojej drodze kilku innych ludzi w takich samych czarnych płaszczach, którzy należą do tajemniczej Organizacji XIII.
W tym samym czasie, Riku przebudza się gdzieś u szczytu Castle Oblivion. Przemierzając piętra w dół, musi on przy pomocy króla Mikiego wyzbyć się cząstki mocy ciemności, która pozostała w jego ciele, oraz pokonać Ansema, który właśnie dzięki niemu powrócił.
Rozgrywka Rozgrywka Chain of Memories diametralnie różni się od stylu walki części pierwszej. Gracz i przeciwnicy mają do dyspozycji karty ataków i karty magii, które oznaczone są różnymi cyframi (od 0 do 9). W ten sposób cała rozgrywka przypomina grę karcianą – jeśli gracz w danym momencie dysponuje kartą o wyższej cyfrze od przeciwnika, to zadaje mu cios, jeśli zaś mniejszą – ciosu nie zadaje i sam odnosi obrażenia. Gracz ma również możliwość wykorzystania tzw. Slightów, które polegają na wybraniu trzech odpowiednich kart do wykonania specjalnego ataku - im większą wartość mają w sumie te karty, tym mniejsza szansa, że przeciwnik je przebije.