Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах, его новенький «Ягуар» сверкает лаком, но ночует он в унылых дешёвых мотелях. Каждый его день подчинён одной цели — выследить того, кто отнял у него жену. Он живёт с тяжёлой формой амнезии, которая стирает из памяти всё, что случилось за последние 15 минут.
Он помнит свою жизнь до трагедии в мельчайших деталях, но настоящее для него — это бесконечный поток забытых мгновений. Чтобы не потерять нить, Леонард покрывает тело татуировками-напоминаниями и оставляет себе записки. Каждое утро он заново открывает правду и заново начинает свою погоню.