Леонард Шелби неизменно выглядит элегантно и стильно, облачаясь в дорогие костюмы и разъезжая на сверкающем новом «Ягуаре». Однако его жизнь полна контрастов: вместо роскошных апартаментов он выбирает скромные, дешёвые мотели, словно пытаясь скрыться от самого себя. Всё его существование подчинено одной цели — отыскать убийцу любимой жены, и эта миссия становится для него смыслом каждого дня.
Но его поиски осложнены редким недугом — антероградной амнезией, лишающей его способности формировать новые воспоминания. Леонард чётко помнит всё, что происходило до трагедии, однако последующие события стираются из его сознания уже через 15 минут. Эта особенность превращает его жизнь в череду повторяющихся моментов, где каждая находка и каждое решение могут быть утрачены в мгновение ока.