Леонард Шелби неизменно выглядит безупречно: его гардероб составлен из дорогих костюмов, а перемещается он на роскошном новом «Ягуаре». Однако за этим внешним лоском скрывается странное противоречие — он предпочитает останавливаться в унылых, дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели: отыскать человека, убившего его жену. Но на этом пути его преследует тяжёлое и редкое расстройство — антероградная амнезия, из-за которой он утратил способность формировать новые воспоминания.
Хотя Леонард отлично помнит всё, что происходило с ним до трагедии, его сознание не удерживает события дольше, чем на 15 минут. Это делает его поиски мучительными и сложными: он вынужден постоянно фиксировать ключевые факты, заносить подсказки в заметки и делать татуировки на теле, чтобы не упустить нить расследования. Каждый его день — это борьба с пустотой, попытка собрать правду по крупицам в мире, который постоянно стирается из его памяти.