Леонард Шелби носит дорогие костюмы и разъезжает на роскошном "Ягуаре", но предпочитает селиться в убогих мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти человека, убившего его жену. Он методично собирает улики и следует своей системе, несмотря на постоянные трудности.
Однако главное препятствие в его расследовании — редкая форма амнезии, лишившая его кратковременной памяти. Леонард прекрасно помнит всё, что происходило до трагедии, но совершенно не способен удержать в голове события последних 15 минут. Эта особенность заставляет его постоянно перепроверять себя и полагаться на заметки и татуировки на теле.