Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако его пристанищем становятся унылые дешёвые мотели. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти убийцу любимой жены, и ради этого он готов на всё. Но его главным врагом оказывается не преступник, а собственная память.
Он страдает от редкой формы амнезии, которая стирает события, произошедшие всего 15 минут назад. При этом все воспоминания до трагедии сохранены в мельчайших деталях. Эта особенность заставляет Леонарда жить в вечном настоящем, где каждый миг — это новая попытка собрать воедино рассыпающиеся фрагменты правды.