Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и передвигается на роскошном «Ягуаре», однако предпочитает останавливаться в скромных, почти убогих мотелях. Всё его существование подчинено одной цели — отыскать убийцу своей жены, и ради этого он готов на всё. Его жизнь — это бесконечная погоня за призраками прошлого, которые ускользают от него с каждым новым мгновением.
Трагедия Леонарда кроется в его редком заболевании — антероградной амнезии, лишающей его способности формировать новые воспоминания. Он прекрасно помнит всё, что происходило до рокового события, но последние 15 минут его жизни постоянно стираются, как будто их и не было. Это делает его поиски одновременно одержимыми и безнадёжными.