Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако предпочитает селиться в унылых, дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти человека, оборвавшего жизнь его супруги. Но эта охота осложнена уникальным недугом: после трагедии Леонард утратил способность формировать новые воспоминания.
Он отлично помнит всё, что случилось до рокового события, однако последние 15 минут для него — чистый лист. Эта амнезия вынуждает его полагаться на записки, татуировки и фотографии, чтобы не упустить нить мести в лабиринте собственного сознания.