莱纳德·谢尔比( 盖·皮尔斯 饰)的生活只有一个目标，那就是向杀害他妻子的凶手复仇。原来在若干时日以前，正值新婚的谢尔比夫妇遭到了一名歹徒的袭击，凶犯残忍地杀害了莱纳德的妻子，莱纳德自己虽然从死亡线上挣扎了回来，却因为脑部的严重损伤而得了一种奇怪的“短期记忆丧失症”，从此他只能记住十分钟前发生的事情。尽管在警方看来，这是一起每天都会发生的普通抢劫案件，但是莱纳德的生活却被彻底改变了。不满于警方草草结案，莱纳德发誓要追查到凶手，替惨死的爱妻报仇。可是，支离破碎的记忆却令莱纳德举步维艰，他只能凭借一些零碎的小东西诸如纹身、宝丽来快照等才能回忆起过去的点点滴滴，而且，每当他找到一些有价值的线索时，他必须要使用一切方法立即将之记录下来，因为很可能十几分钟后，他就根本无法记得自己在什么地方、来做什么。调查艰难地进行着，莱纳德遇上一个粗俗的酒吧女招待娜塔莉（ 凯瑞·安妮·莫斯 饰），她似乎知道一些莱纳德感兴趣的事，还有一个自称是他以前好朋友的叫泰迪（ 乔·潘托里亚诺 饰）的家伙，但是他看上去鬼鬼祟祟的，好像不怀好意，到底谁才可以信任，娜塔莉娅？泰迪？还是他自己？那些不断显现出的记忆到底会把自己引向哪里？莱纳德陷入了困惑中。