2084. Bauarbeiter Doug Quaid könnte eigentlich ganz zufrieden sein: Sicherer Job, schicke Wohnung, hübsche Frau. Doch ständig quälen ihn Träume, in denen er ein Leben auf dem Mars führt. Um sich endlich ein Bild von dem roten Planeten zu machen, bucht er eine virtuelle Urlaubsreise bei der Firma Recall Inc.
Dabei wird eine künstliche Erinnerung an den Trip direkt ins Gehirn implantiert. Doch etwas geht schief und Quaid findet sich plötzlich in einer völlig neuen Identität wieder.

Brutale Killer heften sich an seine Fersen und seine Frau eröffnet ihm, sie wäre Agentin für den Mars-Diktator Cohaagen. Ihre Ehe sei eine reine Illusion, die durch ein Erinnerungsimplantat erzeugt wurde. Quais wahres Bewusstsein wurde manipuliert, um ihn von irgendetwas abzuhalten.
Um seiner realen Identität auf die Spur zu kommen, bleibt Quaid nur eine Chance: Er muss selbst zum Mars reisen und den Auftrag zu Ende führen, den sein reales Ich begonnen hatte, bevor es ausgeschaltet wurde. Eine gefährliche Mission beginnt...