Bem-vindo a Rekall, a empresa que pode tornar os seus sonhos em lembranças reais. Para um trabalhador de fábrica chamado Douglas Quaid (Colin Farrell), apesar de ele ter uma linda esposa (Kate Beckinsale) que ele ama, a viagem mental parece ser as férias ideais para sua vida frustrante. Memórias reais de uma vida como superespião pode ser o que ele precisa. Mas quando o procedimento dá errado, Quaid se torna um homem perseguido. Encontrar-se fugindo da polícia, controlada pelo Chanceler Cohaagen (Bryan Cranston), o líder do mundo livre, Quaid se junta a uma rebelde (Jessica Biel) para encontrar o chefe da resistência (Bill Nighy) e parar Cohaagen. A linha entre a fantasia e a realidade fica confusa e o destino de seu mundo depende de Quaid descobrir sua verdadeira identidade, seu verdadeiro amor e seu verdadeiro destino.