La Tierra ha sido diezmada por la guerra nuclear a finales del siglo XXI, dejando solo dos naciones: la Federación Unida de Gran Bretaña y la Colonia. Douglas Quaid (Colin Farrell) es un obrero con un trabajo estable y una esposa cariñosa (Kate Beckinsale) que al enterarse de que una compañía llamada Rekall podría convertir sus sueños en recuerdos reales, decide que unas vacaciones virtuales como espía puede ser una gran aventura. Sin embargo, algo en el proceso sale mal y se convierte en un hombre perseguido por agentes de un estado totalitario. Para salvar su vida huye y une sus fuerzas a una combatiente rebelde (Jessica Biel). Mientras el destino del mundo está en juego, Quaid descubre su verdadera identidad y su destino.