Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и передвигается на роскошном «Ягуаре», однако ночует в скромных, почти убогих мотелях. Его жизнь подчинена одной цели — найти убийцу любимой жены, и ради этого он готов на всё. Но его главным врагом становится собственная память, вернее, её отсутствие: он чётко помнит всё, что происходило до трагедии, однако каждые 15 минут его сознание будто обнуляется, стирая недавние события.
Эта редкая форма амнезии превращает его поиски в изнурительный марафон, где каждый шаг приходится заново осмысливать, а доверять можно лишь запискам, фотографиям и татуировкам на собственном теле. Леонард живёт в мире, где прошлое — его единственная опора, а настоящее постоянно ускользает, как песок сквозь пальцы.