Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако ночует в унылых дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — отыскать убийцу любимой жены, чья смерть оставила в душе незаживающую рану. Но его расследование осложнено редким недугом: он помнит всё, что случилось до трагедии, однако не способен удержать в памяти события последних пятнадцати минут.
Эта амнезия превращает каждый день в хаотичный лабиринт, где ориентирами служат лишь фотографии, заметки и татуировки на собственном теле. Леонард вынужден постоянно перепроверять факты, доверяя лишь тому, что успел зафиксировать на бумаге. Его элегантный внешний вид и дорогая машина — лишь фасад, за которым скрывается одинокий человек, застрявший в вечном настоящем без прошлого и будущего.