Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем "Ягуаре", но его пристанищем становятся лишь унылые мотели. Вся его жизнь подчинена одной цели — отыскать убийцу любимой жены, и ради этого он готов на всё. Однако его поиски осложнены редким недугом: тяжёлой формой антероградной амнезии.
Он чётко помнит всё, что происходило до рокового события, но его сознание отказывается удерживать новые воспоминания дольше пятнадцати минут. Каждое утро Леонард просыпается в незнакомой обстановке, вынужденный заново восстанавливать ход расследования. С помощью записок, фотографий и татуировок на собственном теле он пытается обмануть болезнь и продвинуться в поисках правды.
