Mathilda (Natalie Portman) on noor, 13. aastane, tüdruk. Kartmatu tüdruku elu muutub aga kardinaalselt kui ta vanemad, õde ning vend tapetakse. Ise mõrtsukate eest põgenedes leiab ta varjupaika teise profesionaalse palgamõrtsuka, Leoni (Jean Reno) juures. Leon tegutseb üksi, osavalt, haudvaikselt ning märkamatult - ta ei jää kunagi vahele ning üksi elades ei saa keegi ka ta lähedaste kaudu teda kätte, isegi mitte tema vaenlased. Leon tahab Mathildast kiiresti vabaneda, kuid tüdruk leiab temas üles hellad kohad ning suudab ta ümber veenda. Lisaks palub ta Leoni, et too õpetaks talle mõrtsuka töövõtteid, et ta saaks isiklikult enda pere mõrvamise eest kätte maksta.

Joel (Jim Carrey) ning Clementine (Kate Winslet) on paar, kel on olnud küllaltki rahutu ning omapärane suhe. Kuid ühel päeval laseb Clementine kõik nende ühised mälestused enda peast eemaldada. Suurde masendusse langenud Joel pöördub seepeale Dr. Mierzwaiki (Tom Wilkinson) poole ning laseb Clementine'l ka enda peast kaduda. Protsessi käigus, kui Joel'i mälu tasapisi kustub, avastab ta nende ammu ununenud kire ning üritab seepärast veel alles oleva mälu alles jätta. Nüüd on Dr. Mierzwaikil ning tema meeskonnal tükk tegemist, et protseduur peatada ...