ممنتو داستانی درباره لئونارد است که نمی‌تواند هیچ خاطره جدیدی به یاد بیاورد و آخرین چیزی که به یاد می‌آورد مرگ همسرش است. بنابراین او از آخرین اطلاعاتش برای ردیابی قاتل استفاده می‌کند. خط داستانی به دو بخش تقسیم می‌شود و وقتی آنها با هم ملاقات می‌کنند، همه چیز آشکار می‌شود.