ลีโอนาร์ด เชลบี (กาย เพียร์ช) ชายผู้สูญเสียความสามารถในการรับความจำใหม่ๆในช่วงเปิดเรื่อง (ซึ่งเป็นตอนจบของเรื่อง) มีเนื้อหาว่า ลีโอนาร์ดฆ่าเท็ดดี้ (โจ แพนโทเลียโน) ในข้อหาข่มขืนและฆาตกรรมภรรยาเขา โดยได้ข้อมูลจากนาตาลี (แคร์รี-แอน มอส) เรื่องราวจะคลี่คลายออกเป็น 2 ส่วน อันหนึ่งเป็นสีและอีกอันหนึ่งเป็นภาพขาวดำ ภาพขาวดำเป็นเรื่องเล่าตามลำดับเวลา แสดงเนื้อหาว่าลีโอนาร์ดสนทนาทางโทรศัพท์กับใครบางคนในห้องโมเทล ในส่วนการสืบสวนของลีโอนาร์ดเป็นภาพสีที่จะเล่าเรื่องย้อนหลัง และตั้งแต่เริ่มต้น