Леонард Шелби неизменно элегантен в дорогих костюмах и разъезжает на сверкающем «Ягуаре», однако предпочитает селиться в унылых дешёвых мотелях. Вся его жизнь подчинена единственной цели — выследить человека, оборвавшего жизнь его супруги. Но путь к возмездию осложнён редким недугом: амнезией, стирающей воспоминания о каждом прожитом четверть часе.
Он чётко помнит всё, что случилось до рокового события, но мгновения настоящего исчезают из его сознания, словно песок сквозь пальцы. Эта особенность превращает каждый день в запутанный лабиринт, где ориентирами служат лишь фотографии и наколотые на тело записки. Постоянно теряя нить времени, Леонард вынужден заново выстраивать картину происходящего, чтобы не сбиться с пути мести.