Câu chuyện tập trung vào nhân vật Leonard Shelby, một người đàn ông bị mắc chứng mất trí nhớ ngắn hạn, đang trong hành trình tìm kiếm kẻ đã hãm hiếp và sát hại vợ mình. Leonard chỉ có khả năng ghi nhớ những sự kiện xảy ra trước khi vụ án diễn ra, còn sau đó, trí nhớ của anh chỉ kéo dài tối đa 10 phút. Để đối phó với tình trạng này, anh buộc phải ghi chép lại mọi thông tin quan trọng, chụp ảnh và thậm chí xăm lên cơ thể những điều cần nhớ, nhằm giúp bản thân không bị lạc lối trong cuộc tìm kiếm.

Bộ phim được xây dựng theo cấu trúc hai mảng truyện song song, tạo nên một bức tranh phức tạp và hấp dẫn. Qua từng cảnh quay, người xem dần dần khám phá ra những bí mật ẩn giấu, khi mà các mảnh ghép của câu chuyện được lồng ghép khéo léo. Sự căng thẳng và hồi hộp gia tăng khi Leonard phải đối mặt với những khó khăn trong việc xác định sự thật, trong khi trí nhớ của anh lại là một rào cản lớn.

Những tình tiết trong phim không chỉ đơn thuần là một cuộc điều tra mà còn là một hành trình nội tâm sâu sắc của Leonard. Anh không chỉ tìm kiếm kẻ thủ ác mà còn phải đối diện với chính bản thân mình, với những ký ức đau thương và sự bất lực trong việc nắm bắt thời gian. Qua đó, bộ phim không chỉ mang đến một câu chuyện ly kỳ mà còn khắc họa rõ nét những khía cạnh tâm lý phức tạp của con người khi phải sống trong một thế giới mà trí nhớ trở thành một gánh nặng.