Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако предпочитает селиться в унылых дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — выследить человека, оборвавшего жизнь его супруги. Он методично собирает улики, делает татуировки-напоминания и следует собственной системе, пытаясь обмануть собственную природу.
Но его главный враг скрывается внутри — редкая форма амнезии лишила его кратковременной памяти. Леонард чётко помнит всё, что происходило до трагедии, однако каждые 15 минут его сознание очищается, как будто жизнь начинается заново. Эта особенность превращает каждый его день в изнурительную битву с реальностью, где доверять можно только фотографиям и надписям на собственной коже.