Douglas Quaid (Arnold Schwarzenegger) é um construtor e tem pesadelos recorrentes envolvendo uma viagem a Marte. Ele vai até a Rekall Inc., uma empresa que realiza implantes de memória que dão a sensação aos clientes de terem um final de semana dos sonhos. A intenção de Douglas é que seja implantada a memória de uma viagem a Marte, mas durante o processo algo sai errado. Ele perde a memória e passa a ser perseguido por assassinos, entre eles sua esposa Lori (Sharon Stone). Desorientado, Douglas descobre que, na verdade, chama-se Hauser e que é um agente da inteligência marciana. Em busca de respostas, ele viaja para Marte.