Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако ночует в унылых дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти человека, убившего его жену. Он одержим этой миссией, но вынужден существовать в условиях, отражающих его внутреннюю опустошённость.
Главное препятствие на его пути — редкий вид амнезии, лишающий его кратковременной памяти. Леонард чётко помнит всё, что происходило до трагедии, но не способен удержать в сознании события, случившиеся всего пятнадцать минут назад. Эта особенность превращает каждый его день в борьбу с собственным разумом.