Леонард Шелби неизменно элегантен в своих дорогих костюмах, разъезжает на роскошном "Ягуаре", однако предпочитает скромные и невзрачные мотели для ночлега. Вся его жизнь подчинена одной цели — отыскать убийцу своей жены, и он тратит на это все свои силы и ресурсы. Его главным препятствием становится редкое заболевание — антероградная амнезия, лишающая его способности формировать новые воспоминания.
Он отлично помнит всю свою жизнь до трагического события, но последние пятнадцать минут стираются из его сознания, как будто их и не было. Чтобы не потерять нить расследования, Леонард полагается на записки, татуировки и фотографии, создавая хрупкую, но необходимую систему напоминаний о каждом своем шаге.