2048. Petit ouvrier de chantier, Doug Quaid est hanté chaque nuit par le même rêve : il se trouve sur Mars, où des troubles sanglants opposent les habitants au féroce Cohaagen, dictateur de sinistre réputation. Bientôt, en dépit des réticences exprimées par Lori, sa jeune épouse, Doug décide d’aller sur Mars, pour confronter ses visions à la réalité. Et comme il n’a guère les moyens d’effectuer un tel voyage, il fait appel à l’agence Rekall, qui propose à ses clients, souvent modestes, de leur greffer les rêves, fantasmes ou souvenirs de vacances qu’ils ne peuvent s’offrir. Mais l’opération déclenche chez Doug un processus étrange : le voilà dans la peau – bien réelle – d’un redoutable agent secret…