Bauarbeiter Douglas Quaid (Arnold Schwarzenegger) fühlt sich zu Größerem berufen. Liebend gerne würde er zum kolonisierten Mars fliegen, doch seine Frau Lori (Sharon Stone) ist dagegen. Außerdem wütet auf dem roten Planeten gerade eine Rebellion. Eines Tages sieht Quaid einen Werbe-Spot der Firma Recall. Sie verspricht perfekte Urlaubserinnerungen, ohne dass der Kunde jemals dort gewesen sein muss. Quaid geht hin und will sich Erinnerungen von einem Marsaufenthalt als Geheimagent einpflanzen lassen. Doch der Eingriff in seinem Gehirn geht schief. Noch bevor das Implantat eingepflanzt werden kann, reagiert Quaid plötzlich gänzlich von Sinnen und behauptet tatsächlich ein Geheimagent zu sein. Die Verantwortlichen von Recall wollen den Zwischenfall vertuschen. Als Quaid aber heimkommt, versuchen plötzlich diverse Leute ihn zu töten. Ist er nun doch ein Geheimagent? Oder ist das Ganze nur Teil eines Traumes, der vielleicht doch eingepflanzten Erinnerungen? Quaid reist zum Mars, um das Rätsel zu lösen...