Леонард Шелби неизменно выглядит элегантно и стильно, его гардероб состоит из дорогих костюмов, а передвигается он на роскошном новом «Ягуаре». Однако его образ жизни контрастирует с внешним лоском — он предпочитает останавливаться в скромных и недорогих мотелях. Всё его существование подчинено одной цели: найти убийцу своей жены, и эта миссия стала смыслом его жизни.
Главным препятствием в его поисках становится редкое заболевание — антероградная амнезия, из-за которой он теряет способность формировать новые воспоминания. Леонард прекрасно помнит всё, что происходило до трагической гибели супруги, но не может удержать в памяти события, случившиеся всего 15 минут назад. Эта особенность заставляет его постоянно полагаться на записи, фотографии и татуировки, чтобы не утратить нить своего расследования.