Bem vindos ao Rekall, a companhia que pode transformar seus sonhos em memórias reais. Para um operário chamado Douglas Quaid (Colin Farell), apesar de ter uma bela esposa (Kate Beckinsale) a quem ama, as palavras “viagem mental” soam como férias perfeitas de sua vida frustrante — memórias reais de uma vida como um super espião podem ser exatamente o que ele precisa. Mas quando o procedimento dá errado, Quaid se torna um homem procurado. Encontrando-se foragido da policia — controlada pelo chanceler Cohaagen (Bryan Cranston), o líder do mundo livre — Quaid conta com a ajuda de uma lutadora revolucionária (Jessica Biel) para encontrar o chefe da resistência subterrânea (Bill Nighy) e deter Cohaagen. A linha entre fantasia e realidade fica distorcida e o destino de seu mundo fica na balança enquanto Quaid descobre sua verdadeira identidade, seu verdadeiro amor e seu verdadeiro destino.