Леонард Шелби неизменно выглядит безупречно: его гардероб составлен из дорогих костюмов, а перемещается он на сверкающем новом «Ягуаре». Однако за этим шиком скрывается скромный и временный приют — он предпочитает останавливаться в скромных, дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти убийцу своей жены, и ничто не может отвлечь его от этой миссии.
Но его поиски осложнены редким заболеванием — антероградной амнезией, из-за которой он теряет способность формировать новые воспоминания. Леонард чётко помнит всё, что произошло до трагедии, но каждые 15 минут его память обнуляется, оставляя его в постоянной борьбе с реальностью, где прошлое остаётся ясным, а настоящее — неуловимым.