Leonard Shelby (GUY PEARCE) ei kykene muistamaan mitään – paitsi sen, että hänen vaimonsa on murhattu. Aivovaurion takia mies kärsii lähimuistin menetyksestä. Kaikki hänen uudet, vaimonsa kuoleman jälkeiset muistot haalistuvat kymmenen minuutin kuluessa. Leonardin elämä on sirpaleina ja hän yrittää pitää langat käsissään ottamalla kuvia muistutukseksi ja jopa tatuoimalla itseensä tärkeitä asioita. Mies haluaa kostaa vaimonsa murhaajille; mutta tuntuuko edes oikeutettu kosto miltään, jos sitä ei pysty muistamaan ja elämään yhä uudestaan?