Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако предпочитает селиться в унылых дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена единственной цели — отыскать убийцу любимой жены, чья смерть оставила в его душе незаживающую рану. Он движим яростным желанием восстановить справедливость, но его усилия осложняются тяжёлым психологическим состоянием.
Герой страдает от редкого расстройства — антероградной амнезии, полностью лишающей его кратковременной памяти. Леонард отчётливо помнит всё, что происходило до трагедии, однако не способен удержать в сознании события, случившиеся всего пятнадцать минут назад. Эта особенность превращает каждый его день в запутанный лабиринт, где ориентирами служат лишь фотографии, заметки и татуировки на теле.