Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако ночует в унылых дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — отыскать убийцу любимой жены, чья смерть оставила в душе незаживающую рану. Но его расследование осложнено редким неврологическим расстройством: хотя события до трагедии сохранились в памяти ясно, всё, что происходило в последние пятнадцать минут, бесследно стирается из сознания.
Эта особенность превращает каждый день в череду разрозненных моментов, где ориентирами служат лишь фотографии и собственноручно сделанные татуировки на теле. Леонард вынужден постоянно перепроверять факты, доверяя лишь кратким запискам, которые оставляет сам себе. Его элегантный внешний вид и дорогая машина контрастируют с аскетичным бытом, подчёркивая одержимость миссией, ради которой он готов отказаться от комфорта и стабильности.