Le 19 octobre 1973, cinq semaines après le putsch mené par le général Augusto Pinochet, la Caravane de la mort, l'escadron de l'armée chilienne qui semait la terreur en opérant des raids dans tout le pays, a conduit vingt-six prisonniers politiques dans le désert d'Atacama où ils ont été sauvagement assassinés. Les corps n'ont jamais été retrouvés. Confrontée à la mémoire défaillante de sa mère âgée, Nona Fernández se donne pour mission d'interroger cette violence omniprésente qui peine toujours à être reconnue en exhumant les traces de ces vingt-six hommes.
Entrelaçant son récit de réflexions sur l'astronomie, l'astrologie, les neurosciences, la mémoire et l'oubli, Nona Fernández rappelle, dans un geste autobiographique destiné aux nouvelles générations, combien les idéologies racistes, sexistes et autoritaires menacent toujours la liberté et la démocratie. Telle une sonde spatiale qui enregistre les instants cosmiques, Mémoire céleste a pour vocation de conserver les images, les voix, les respirations, les pensées qui constituent les fragments de notre mémoire collective.