El protagonista de esta película, tras haber sufrido un duro golpe en la cabeza, pierde la memoria a corto plazo, impidiéndole almacenar nuevos recuerdos, pero sin embargo, sus recuerdos de antes del golpe, sí los tiene, y sabe que su mujer fue violada y asesinada, por lo que intenta encontrar al asesino, a través de diferentes pistas demasiado confusas, ya que en su estado, se complica más la investigación. Poco a poco, va llegando al día del asesinato de su mujer, pasando por conocer a distintas personas que le van a ir guiando para llegar al asesino (aunque nunca puede fiarse, ya que es engañado por algunos de ellos), además de las fotos con las advertencias sobre cada uno.
En los lóbulos frontales del cerebro humano se desempeña la función de búsqueda para recuperar los archivos almacenados.
La memoria puede fortalecerse con tiempo y mediante mucha práctica, pero, sin embargo, la memoria a corto plazo es mucho más difícil de mejorar, en la que algunos datos pueden permanecer solo temporalmente.
La identidad personal es el conjunto de características que tenemos las personas para ser únicas en el mundo y que no haya dos personas iguales. Es lo más íntimo que poseemos las personas y su formación es el resultado de la naturaleza social.
Esta identidad personal es relativamente estable, esto es, las personas podemos sufrir cambios en nuestra persona, pero siempre seguiremos siendo los mismos, mientras que en nuestro alrededor todo esté en continuo cambio.
Para la formación de la identidad, son muy importantes los vínculos con nuestros progenitores, ya que afectará a cómo nos desenvolvemos en la sociedad, la forma que tenemos de relacionarnos con los demás, etc., además del parecido físico y en la forma de pensar.
Nuestras acciones son también muy importantes para formar nuestra propia identidad, ya que no sólo depende de los demás, sino más bien, de nosotros mismos.
Uno de los casos más frecuentes de la pérdida de memoria es el de los recuerdos inconexos en cuanto al tiempo, ya que se tienen recuerdos del pasado pero no se sabe cuándo ocurrieron, o si fueron hace mucho o poco tiempo.
En la película, la realidad como la percibe el protagonista es algo distinta a cómo es de verdad, puesto que conoce a personas que dicen ser sus amigos o se ofrecen aparentemente a ayudarle, pero sin embargo, sólo le están engañando para sacarle información, como su «compañera» Natalie, la cual dice ser su amiga pero luego todo resulta ser una farsa, puesto que está ayudando a su novio a encontrar a Leonard para matarle.