Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и передвигается на сверкающем «Ягуаре», однако ночует в унылых бюджетных мотелях. Вся его жизнь подчинена одной цели — выследить человека, оборвавшего жизнь его супруги. Но путь к правде осложнен редким недугом: он сохранил воспоминания обо всем, что произошло до трагедии, однако новая информация исчезает из его сознания уже через четверть часа.
Эта особенность памяти превращает каждый день в хаотичный квест, где ориентирами служат наколки на теле и моментальные фотографии. Леонард вынужден постоянно перепроверять реальность, доверяя лишь тому, что успел зафиксировать на бумаге. Его роскошный автомобиль и скромное жилье символизируют раздвоенность существования — между прошлым благополучием и нынешней одержимостью местью.