Trpí anterográdnou amnéziou, čo znamená, že si nemôže vytvárať nové spomienky, a spolieha sa na tetovanie a obrázky z polaroidov, aby mohol sledovať svoj pokrok. Jeho pátranie je poháňané túžbou nájsť vraha svojej ženy a pomstiť jej smrť.
Film sa však šikovne pohráva s nespoľahlivosťou Leonardových spomienok a vnímania. Ako sa príbeh odvíja, dozvedáme sa, že môže manipulovať svoje vlastné vyšetrovanie, možno dokonca sám spôsobiť Sammyho smrť. Skutočná povaha zločinu a Leonardova úloha v ňom zostávajú nejednoznačné, čo dodáva filmu znepokojivý a podnetný charakter.