Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», но его пристанищем становятся унылые дешёвые мотели. Вся его жизнь подчинена одной цели — отыскать убийцу любимой жены, чья смерть оставила в его душе незаживающую рану. Он движим яростным желанием восстановить справедливость, даже если для этого придётся перевернуть весь мир.
Однако его поиски осложнены редким недугом — тяжёлой формой амнезии, лишившей его кратковременной памяти. Леонард чётко помнит всё, что происходило до трагедии, но последние пятнадцать минут для него словно стираются, оставляя лишь обрывки и намёки. Эта особенность превращает каждый его шаг в борьбу с собственным сознанием, где правда постоянно ускользает, а реальность становится зыбкой и неуловимой.