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. Но его расследование напоминает попытку собрать рассыпавшуюся мозаику без картинки-образца.
Из-за редкого недуга — антероградной амнезии — его сознание стало ловушкой. Леонард чётко помнит всё, что происходило до трагедии, однако каждые пятнадцать минут его память обнуляется. Он вынужден полагаться на записи, татуировки и фотографии, бесконечно восстанавливая нить мести, которую его разум отказывается удерживать.