Леонард Шелби неизменно выглядит элегантно и стильно, его гардероб состоит из дорогих костюмов, а передвигается он на сверкающем новом «Ягуаре». Однако его образ жизни полон противоречий — он предпочитает останавливаться в скромных и недорогих мотелях, словно пытаясь скрыться от самого себя. Вся его жизнь подчинена одной цели: отыскать убийцу своей жены, и эта миссия становится для него единственным смыслом существования.
Главной преградой на его пути становится редкое заболевание — антероградная амнезия, лишающая его способности формировать новые воспоминания. Леонард прекрасно помнит всё, что происходило до трагедии, но каждые 15 минут его память обнуляется, стирая недавние события. Это вынуждает его полагаться на заметки, татуировки и фотографии, создавая хрупкую систему напоминаний в бесконечной борьбе с собственным разумом.