Hän kärsii anterogradisesta muistinmenetyksestä, mikä tarkoittaa, että hän ei pysty muodostamaan uusia muistoja, ja hän luottaa tatuointeihin ja Polaroid-kuviin seuratakseen edistymistään. Hänen etsintöään ohjaa halu löytää vaimonsa tappaja ja kostaa tämän kuolema.
Elokuva kuitenkin leikkii taitavasti Leonardin muistojen ja havaintojen epäluotettavuudella. Tarinan edetessä saamme tietää, että hän saattaa manipuloida omaa tutkimustaan ja mahdollisesti jopa aiheuttaa Sammyn kuoleman itse. Rikoksen todellinen luonne ja Leonardin rooli siinä ovat edelleen epäselviä, mikä lisää elokuvan hämmentävää ja ajatuksia herättävää luonnetta.