Leonard Shelby es un rico ejecutivo que vive con un único objetivo: encontrar a los asesinos de su esposa. Para ello ha de sobreponerse continuamente a una extraña forma de amnesia que le impide recordar lo que le ha ocurrido más atrás de los últimos 15 minutos, por lo que se valdrá de tatuajes, anotaciones y fotos para tratar de captar y grabar todo lo que va sucediendo en su larga y ardua búsqueda.