Leonard Shelby (Guy Pearce) é um inspetor de uma companhia de seguros que teve sua mulher estuprada e morta. No ataque, ele acaba por adquirir amnésia anterógrada e passa a não conseguir mais absorver novas memórias. Por causa dessa condição, Leonard conduz a investigação para localizar o assassino utilizando um método próprio de notas, fotos polaroides e tatuagens. O filme é contado em ordem cronológica reversa e novos detalhes são revelados a cada cena, fazendo a ideia que se tem do filme e seus personagens mudar a cada instante. Um verdadeiro quebra-cabeças, se o que você busca é uma obra que vai te deixar instigado do começo ao fim, você escolheu o filme certo!