Леонард Шелби неизменно выглядит элегантно и стильно, его гардероб состоит из дорогих костюмов, а передвигается он на роскошном новом «Ягуаре». Однако его образ жизни полон контрастов: он предпочитает останавливаться в скромных и недорогих мотелях, словно пытаясь скрыться от самого себя. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти убийцу своей жены, и ради этого он готов на всё.
Но его поиски осложнены редким заболеванием — антероградной амнезией, из-за которой он теряет способность формировать новые воспоминания. Леонард помнит всё, что произошло до трагедии, но каждые 15 минут его память обнуляется, оставляя его в вечном поиске ответов, которые ускользают снова и снова.