A finales del siglo XXI, la mayor parte de la población mundial ha sido aniquilada y el planeta ha quedado inhabitable. Solo sobreviven dos zonas: la Unión Federal Británica, compuesta por la parte de Europa que aún es habitable, y donde viven las clases altas; y la Colonia, anteriormente Australia, donde todos los obreros y pobres sobreviven oprimidos y explotados por el poderoso canciller Cohaagen, líder del planeta. Ambos territorios se enlazan a través de la Catarata, un sistema de transporte que atraviesa la Tierra y que sirve para que los obreros coloniales vayan a la UFB para servir a los británicos.
En este mundo, Douglas Quaid es solo un obrero colonial más. Trabaja en la fábrica de ensamblaje de robots policía, tiene una mujer guapa y un matrimonio insulso, y sus perspectivas de futuro son nulas. Por eso decide ir un día a Rekall, una empresa que promete insertar recuerdos manufacturados en las mentes de sus clientes para que puedan salir de su realidad cotidiana, bien sea mediante unas vacaciones que en el mundo real no pueden pagarse, bien mediante una aventura falsa, pero con apariencia totalmente real, que les haga salir de su hastío cotidiano. Quaid desea esto último. Desea convertirse en agente secreto, como el sueño recurrente que tiene. Pero el proceso abrirá una inesperada puerta en su mente hacia su verdadero pasado que ni siquiera él mismo podía esperar...