Леонард Шелби носит дорогие костюмы и разъезжает на роскошном «Ягуаре», но предпочитает жить в скромных и невзрачных мотелях. Он одержим одной целью — найти убийцу своей жены, и эта миссия стала смыслом его существования. Однако его усилия осложнены редким заболеванием — антероградной амнезией, из-за которой он не способен формировать новые воспоминания.
Хотя память о событиях до трагедии сохранилась в мельчайших деталях, Леонард не помнит ничего из того, что происходило с ним в последние 15 минут. Это вынуждает его полагаться на заметки, татуировки и фотографии, чтобы не упустить нить расследования и продолжать движение к своей цели, несмотря на все препятствия.