Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и передвигается на роскошном «Ягуаре», однако предпочитает скромные и недорогие мотели для ночлега. Он одержим поиском убийцы своей жены, и эта цель становится единственным смыслом его существования. Его главная трудность — редкое заболевание, антероградная амнезия, из-за которой он не способен формировать новые воспоминания.
Хотя все события до трагедии остаются для него ясными и четкими, последние 15 минут постоянно стираются из его сознания. Это вынуждает Леонарда полагаться на записи, татуировки и фотографии, чтобы не упустить нить расследования. Его жизнь превращается в бесконечную борьбу с собственной памятью, где каждый шаг — это попытка обмануть время.