2048. Doug Quaid rêve chaque nuit qu'il est sur la planete Mars à la recherche de la belle Melina. Sa femme, Lori, s'efforce de dissiper ce fantasme. Doug va bientot s'apercevoir que son rêve était artificiel et que sa femme est une espionne chargée de veiller à son reconditionnement mental. Il se souvient d'un séjour réel sur Mars, à l'epoque où il était l'agent le plus redouté du cruel Coohagen. Il decide de s'envoler sur Mars à la recherche de son enigmatique passé.