As consequências de uma trágica e brutal noite deixam marcas na memória de um homem. Em Amnésia, após sobreviver ao ataque de um ladrão, um mistério toma conta da cabeça de Leonard Shelby (Guy Pearce): quem é o responsável pelo estupro e morte de sua esposa (Jorja Fox)? O obstáculo para encontrar o assassino, porém, está na condição rara que Leonard adquire depois do assalto: uma forma grave de amnésia de curto prazo que o impede de se lembrar de acontecimentos minutos após vivê-los. Com a ajuda de bilhetes e tatuagens, Leonard corre atrás de reconstruir os passos do dia do homicídio de sua mulher, enquanto precisa questionar cada um desses passos e duvidar da lealdade e confianças dos que juram querer ajudá-lo. Amnésia acompanha um abismo de perigos e incertezas contado em sequências temporais não lineares: enquanto a trama colorida move a história para frente no tempo, a em preto e branco revela os acontecimentos finais em direção ao início de tudo.
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