2084. Douglas Quaid (Schwarzenegger) wordt elke nacht geplaagd door dezelfde nachtmerrie: hij bevindt zich op Mars, waar hij op zoek is naar de beeldschone Melina. Tegen de wil van zijn vrouw Lori (Sharon Stone) in, meldt hij zich bij Rekall, Inc. Een instituut dat beweert zijn droom tastbaar te kunnen maken. Met een krachtig hallucinogeen middel zal hij een avontuurlijke reis doorheen zijn eigen geest ondernemen. Maar de ervaring heeft onvoorziene gevolgen want deze roept een herinnering op die uit zijn geheugen was gewist. Een wereld waarin alles wat hij denkt te weten niet echt blijkt te zijn. Quaid is niet wie hij dacht te zijn en Lori is niet zijn vrouw, maar een vijandelijke agente. De planeet Mars staat centraal in dit angstaanjagende complot. Terwijl hij op de hielen wordt gezeten door gewetenloze moordenaars, reist Quaid af naar de rode planeet omzichzelf te ontdekken. Daar wachten hem nieuwe herinneringen en gevaren, zoals de mysterieuze Melina, de vrouw uit zijn dromen, en doet hij een ongelooflijke ontdekking die in verband staat met zijn eigen identiteit.