萊納·謝爾比（蓋伊·皮爾斯飾）在家中遭遇歹徒襲擊，妻子被奸殺，自己因腦部重傷患上短期記憶喪失癥。為調查真相并復仇，他依賴紋身、紙條和寶麗來照片碎片構建記憶線索。調查中，粗俗的酒吧女招待娜塔莉婭（凱瑞-安·莫斯飾）提供可疑信息，自稱好友的泰迪（喬·潘托里亞諾飾）則言行矛盾。隨著線索重組，萊納發現泰迪才是殺害妻子的真兇，而自己早已完成復仇卻陷入循環記憶。為維持存在意義，他選擇性接受泰迪提供的身份信息，將仇恨對象轉向新目標。真相揭露為殘酷的自我欺騙：所謂復仇實為對創傷的病態逃避，記憶碎片最終拼湊出循環往復的人性困局。