Леонард Шелби носит элегантные костюмы и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», но ночует в унылых дешёвых мотелях. Он одержим поиском убийцы своей жены, тратя все силы и ресурсы на это мщение. Однако его преследует редкая форма амнезии — хотя воспоминания до рокового события сохранены, он полностью теряет кратковременную память.
Каждые 15 минут его сознание обнуляется, стирая недавние события. Чтобы не сбиться с пути, Леонард покрывает тело татуировками-напоминаниями и оставляет себе бесчисленные записки. Эта хрупкая система помогает ему шаг за шагом продвигаться к цели, несмотря на постоянную борьбу с собственной памятью.