Леонард Шелби неизменно выглядит элегантно: его гардероб состоит из дорогих костюмов, а перемещается он на сверкающем новом «Ягуаре». Однако за внешним лоском скрывается аскетичный образ жизни — он предпочитает останавливаться в скромных, дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели: отыскать человека, виновного в смерти его жены.
Главным препятствием на этом пути становится редкое заболевание — антероградная амнезия. Леонард сохраняет воспоминания обо всём, что происходило до трагедии, но его память стирает события, случившиеся в последние 15 минут. Это вынуждает его постоянно фиксировать ключевые факты с помощью записок, татуировок и фотографий, создавая хрупкую опору в мире, который ежечасно ускользает от него.