Леонард Шелби носит безупречные костюмы и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», но его жизнь проходит в унылых номерах дешёвых мотелей. Вся его роскошь служит одной цели — найти человека, оборвавшего жизнь его жены. Он одержим местью, но его главный враг скрывается не в тёмных переулках, а в его собственном сознании.
Из-за редкой формы амнезии память Леонарда становится его тюрьмой — он чётко помнит всё, что было до трагедии, но каждые 15 минут его разум очищается, как стираемая лента. Чтобы не потерять нить расследования, он покрывает тело татуировками-напоминаниями и полагается на отрывочные записи, пытаясь сложить пазл правды из обрывков воспоминаний.