In het jaar 2084 is de planeet Mars gekoloniseerd door de mensheid en heeft een meedogenloze industrieel de touwtjes in handen. Op aarde wordt Doug Quaid (Arnold Schwarzenegger), een ruige bouwvakker met een goed leven en een prachtige vrouw (Sharon Stone), achtervolgd door steeds terugkerende dromen van een ander leven en een mysterieuze vrouw op Mars. Geïntrigeerd door deze droom, laat Quaid zich verleiden om bij het bedrijf Rekall een kunstmatige herinnering te laten implanteren. Hier ontdekken ze echter dat er al eerder met zijn geheugen is geknoeid. Quaid is niet wat hij dacht te zijn en moet naar Mars om zichzelf te ontdekken.