On pati od anterogradne amnezije, što znači da ne može formirati nova sjećanja, i oslanja se na tetovaže i polaroid slike kako bi pratio svoj napredak. Njegovu potragu vodi želja da pronađe ubojicu svoje žene i osveti njezinu smrt.
Međutim, film se vješto poigrava s nepouzdanom prirodom Leonardovih sjećanja i percepcije. Kako se priča odvija, doznajemo da on možda manipulira vlastitom istragom, možda čak i sam uzrokujući Sammyjevu smrt. Prava priroda zločina i Leonardova uloga u njemu ostaju dvosmisleni, što pridonosi uznemirujućoj prirodi filma koja potiče na razmišljanje.