Bienvenido a Rekall, la empresa que puede convertir sus sueños en unos recuerdos reales. Para un trabajador de una fábrica llamado Douglas Quaid (Colin Farrell), a pesar de que tiene una hermosa esposa (Kate Beckinsale) a la que quiere, un viaje mental suena como las vacaciones perfectas de su frustrante vida, y los recuerdos de una vida como la de un superespía pueden ser justo lo que necesita. Sin embargo, cuando el procedimiento sale terriblemente mal, Quaid se convierte en un hombre perseguido. En su huida de la policía -controlada por el canciller Cohaagen (Bryan Cranston), el líder del mundo libre- Quaid forma equipo con una combatiente rebelde (Jessica Biel) para encontrar el cabecilla de la resistencia clandestina (Bill Nighy) y parar a Cohaagen. La línea entre la fantasía y la realidad se difuminan y el destino de su mundo pende de un hilo mientras Quaid descubre su verdadera identidad, su verdadero amor y su verdadero destino.