Leonard é um investigador de seguros, com a memória perturbada devido a um traumatismo por ter intervido aquando do assassinato da sua mulher. A vida de Leonard alterou-se completamente e hoje vive apenas perseguindo a vingança: encontrar e castigar o homem que matou a sua mulher. A dificuldade de encontrar o assassino vem do facto de Leonard sofrer de uma rara e incurável perda de memória. Embora consiga lembrar-se de momentos antes do acidente, Leonard não consegue lembrar-se dos últimos 15 minutos... Onde está... Onde vai... E porquê... Para manter algumas recordações, Leonard anota os acontecimentos importantes de sua vida em pedaços de papel e chega mesmo a tatuar algumas frases e nomes no seu próprio corpo...