Doug Quaid, un ouvrier fabriquant des robots de sécurité, en a assez de vivre la même vie, jour après jour. Intéressé par les offres de la société Rekall, qui propose à ses clients l'implant de souvenirs virtuels, il se lance dans l'aventure et décide de se faire implanter les souvenirs d'un agent secret en mission. Et il se retrouve brusquement embarqué dans une traque sans merci qui pourrait déterminer le sort de millions de vies, sans savoir s'il vit un rêve ou la réalité…