Bohaterem filmu jest agent ubezpieczeniowy Leonard Shelby, który w wyniku wypadku traci tzw. pamięć krótkotrwałą i nie jest już w stanie przyswoić sobie na dłużej żadnej informacji. Nie wie, więc, gdzie przebywał i co robił godzinę temu, a w trakcie rozmowy zapomina, jaki był jej początek... Wspomnienia zastępują Leonardowi notatki, zdjęcia i tatuaże. Jedyną motywacją do życia jest dla niego obsesyjne pragnienie zemsty na mordercy żony, więc uparcie podąża jego śladem…