Efter att hans fru blivit brutalt våldtagen och mördad försöker Leonard hitta en mening med livet igen. Men han lider av svåra minnesproblem. För att överhuvudtaget klara sitt dagliga liv måste Leonard använda sig av anteckningar och polaroidbilder. Och en tanke kan han inte släppa. Tanken på att mördaren finns där ute någonstans.