Leonard, un investigador de seguros, sufre un golpe con consecuencias irreversibles en su memoria mientras intentaba salvar a su esposa de ser asesinada. Su último recuerdo es ese trágico evento. Para investigar y poder vengar a su esposa, Leonard confía en una cámara instantánea y en las notas tatuadas en su cuerpo, sus únicos recursos para desentrañar la verdad.