Леонард Шелби всегда выглядит безупречно: элегантный костюм, дорогая обувь и новый «Ягуар» дополняют образ человека с утонченным вкусом. Но ночует он в простых мотелях, словно скрывается от чего-то или экономит на том, что кажется второстепенным. За внешней респектабельностью скрывается единственная цель — во что бы то ни стало отыскать человека, лишившего его жены.
Его жизнь усложнена необычной болезнью: память фиксируется лишь до трагического момента, а новое словно стирается каждые несколько минут. Леонард пытается построить свое расследование с помощью заметок, фотографий и собственных догадок, ведь он не может удержать события даже четверти часа. Каждый день превращается для него в puzzle, который он упорно складывает заново.