Beynindeki sıkıntı yüzünden sürekli hayatının bazı kısımlarını unutan Leonard Shelby bu sefer büyük bir gizemin peşindedir. Karısının ölümü üzerine onun nasıl öldüğünü ve kimin öldürdüğünü bulmaya çalışır. Elindeki tek bilgi eşinin taciz edilerek öldürülmesi ve adamın adının James veya John G olarak geçtiğidir. Sürekli kamerası ile gezen Leonard polaroid fotoğraflar çekmekte ve hafızasını kaybetse bile ona bakarak anımsamasını sağlamaktadır. Ne kadar karısından sonra hayatına devam ediyor gibi görünse de eve geldiğinde karısının katilini bulmak için hafızasını zorluyor ve hatırladığı parçaları birleştirmeye çalışıyordur. Fotoğraflar ve hafızası yardımı ile katili bulacağını düşünen Leonard için bu zorlu bir yolculuk olacaktır.
