Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах, разъезжает на роскошном «Ягуаре», однако предпочитает скромные и недорогие мотели для ночлега. Он одержим единственной целью — отыскать убийцу своей жены, и эта миссия поглощает его целиком. Его главная трудность заключается в редком заболевании — антероградной амнезии, из-за которой он утратил способность формировать новые воспоминания.
Хотя все события, произошедшие до трагедии, сохранены в его памяти в мельчайших деталях, последние 15 минут постоянно стираются, оставляя его в состоянии вечного замешательства. Это вынуждает Леонарда полагаться на записи, татуировки и фотографии, чтобы не упустить нить расследования и продолжать движение к своей цели.