Terre, 2048. Doug Quaid fait chaque nuit le même cauchemar : en compagnie de la belle Melina, il est victime, sur Mars, d'un accident mortel. A défaut de se rendre sur la planète pour élucider la cause de cette obsession, il opte pour la solution la plus économique proposée par la société Recall : se faire implanter dans le cerveau des souvenirs aussi précis que s'il avait vraiment passé un séjour là-bas. Mais l'opération tourne mal. Quaid fait une "embolie schizophrénique" : les souvenirs artificiels se heurtent à des souvenirs réels, preuve que, dans le passé, Quaid a vécu sur Mars. Grâce à certains documents, il apprend alors son vrai nom, Hauser, et sa mission : retourner sur Mars où règne l'infâme Cohaagen...