Il souffre d'amnésie antérograde, ce qui signifie qu'il ne peut pas créer de nouveaux souvenirs, et s'appuie sur des tatouages et des photos Polaroid pour suivre ses progrès. Sa quête est motivée par le désir de retrouver l'assassin de sa femme et de venger sa mort.
Cependant, le film joue intelligemment avec le caractère peu fiable des souvenirs et de la perception de Leonard. Au fur et à mesure que l'histoire se déroule, nous apprenons qu'il manipule peut-être sa propre enquête, provoquant peut-être même la mort de Sammy lui-même. La véritable nature du crime et le rôle de Leonard dans celui-ci restent ambigus, ce qui ajoute au caractère troublant et stimulant du film.