Главный герой фильма - Леонард Шелби. Он ценит дорогую изысканную одежду, ездит на новеньком блестящем "Ягуаре", но ночевать предпочитает в недорогих гостиницах. Эта странность объясняется его жизненными целями: он жаждет мести. Поискам убийц своей жены посвящены все его действия и мысли, но его заболевание серьезно тормозит процесс. Дело в том, что вследствие черепно-мозговой травмы у Леонарда развилась редкая форма амнезии: каждые десять минут его память стирает события, которые произошли за это время. При этом он помнит всю свою жизнь до убийства жены. Леонард пытается сделать всё, чтобы не забыть ничего из того, что ему удалось выяснить за последние десять минут. Казалось бы, с таким недугом его цель недостижима, но молодой человек шаг за шагом приближается к разгадке...