Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», но его пристанищем становятся унылые дешёвые мотели. Вся его жизнь подчинена одной цели — выследить человека, оборвавшего жизнь его жены. Он движим яростным стремлением к справедливости, которое не ослабевает, несмотря на все препятствия.
Однако его поиски осложнены редким недугом — антероградной амнезией, лишающей его способности формировать новые воспоминания. Леонард чётко помнит всё, что происходило до трагедии, но последние 15 минут для него навсегда остаются пустотой. Эта особенность превращает каждый его шаг в изнурительную битву с собственным сознанием.