Leonard Shelby otsib meest, kes vägistas ja mõrvas tema naise. Tema naise mõrvari leidmist raskendab aga asjaolu, et ta kannatab harvaesineva ja ravimatu lühiajalise mälukaotuse all. Kuigi ta suudab meenutada üksikasju elust enne õnnetust, ei mäleta Leonard, mis juhtus viisteist minutit tagasi, kuhu ta läheb või miks.

Aastal 2035 mõistis James Cole süüdimatult vabatahtlikult tagasi vabatahtlikud, kes saadeti tagasi, et avastada surmav viirus, mis hävitas peaaegu kogu maakera elanikkonna ja sundis ellujäänud maa-alustesse kogukondadesse. Kuid kui Cole saadetakse ekslikult 1996. aasta asemel 1990. aastasse, arreteeritakse ta ja ta lukustatakse vaimuhaiglasse. Seal kohtub ta psühhiaatri dr Kathryn Railly ja kuulsa viiruseeksperdi poja Jeffrey Goinesega, kellel võib olla salapärase petturirühma - 12 ahvi armee - võti, kes vastutab tapjahaiguse vallandamise eest.