Leonard Shelby, un homme travaillant auparavant en tant qu'enquêteur dans les assurances, perd sa mémoire à court terme lors d'un cambriolage ou sa femme est agressée. Désormais, toutes infirmations ou événements s'efface de sa mémoire au bout de quelques instants, il n'a donc aucun nouveau souvenir durable depuis l'agression, étant complètement détruit et ne pouvant plus avoir d'attache, Leonard ne vit que pour une seule chose : retrouver l'homme qui a tué sa femme, un certain John G et le tuer.
Afin de réussir sa quête, ce dernier se tatoue ou se fait tatouer les informations indispensables à son enquête sur son corps. Il photographie aussi les personnes qu'il a déjà croisé à l'aide d'un appareil photographique instantané en complétant les photos à l'aide de notes afin de ne rien oublier. Mais son handicap le rend facilement vulnérable dans ses relations avec les gens qui l'entourent, il doit alors affronter les mensonges et les manipulations tout autour de lui....
Tout au long de ce film, Lenoard va traquer ce John G. Chritopher Nolan utilise le Flashback comme recette principale, mais de manière originale et mettant les nerfs du téléspectateur à toute épreuve.
La première scène du film est en réalité la fin et la dernière le commencement, un découpage très particulier, car chaque scène du film se termine par les premières secondes de la scène précédente, de cette manière, nous traversons la vengeance de Leonard dans une narration non chronologique, on y voit Leonard collecter ces preuves, les noter sur des photos ou se les tatouer.
Chaque scène de cette enquête sont entrecoupées par une autre histoire, celle-ci filmée en noir et blanc et avançant dans un sens chronologie normal. De cette manière, les deux histoires se croisent à un moment donné, pour nous donner le dénouement de ce film, ou plutôt de ce puzzle. Et comme la majorité des films de Christopher Nolan, le dénouement laisse sujet à interprétation. La narration est impeccable, à travers se scénario complexe se cache une idée simple : forger une idée propre du dénouement au public, puisque la fin nous ai donné dès le début et pourtant la fin reste quand même ouverte.
En utilisant deux narrations inversées sur le plan chronologique, le temps est totalement dilué (Combien de temps depuis l'accident de Leonard ? Combien de temps entre ces deux histoires ? Sur combien de temps se déroule le film ?) Tant de questions dont les réponses viennent se greffer au fur et à mesure que nous remontons le temps d'un coté et l'avançons de l'autre.
Cette alchimie entre les deux chronologies permet au spectateur de reformer l'intriguant Puzzle formé par Memento, elle traduit aussi l'état mental du héros, complètement perdu dans son propre puzzle, un peu comme le spectateur devant le film, ce qui permet d'établir un lien entre l'histoire de Leonard Shelby et le public.
Nolan insère ses codes et son style avec Memento, celui d'une narration redoutablement efficace, des retournements de situation et d'une réalisation dotée d'astuces ingénieuses.