Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах, а его новенький «Ягуар» сверкает на солнце, словно символ прежней обеспеченной жизни. Однако ночует он в унылых дешёвых мотелях, где стены пропитаны запахом одиночества и отчаяния. Вся его жизнь подчинена одной цели — найти убийцу любимой жены, и ради этого он готов терпеть любые лишения.
Но его главный враг скрывается не во внешнем мире, а в его собственном сознании. Из-за редкой формы амнезии память Леонарда становится ненадёжным союзником — он чётко помнит всё, что происходило до трагедии, но каждые 15 минут его разум очищается, словно ластиком. Эта особенность превращает каждый его шаг в гонку со временем, где финишная черта постоянно отдаляется.