近未来。火星には植民地があり、多くの人類が居住しているが、酸素が薄いためマスク無しでは建物の外に出られず、「エネルギー採掘会社と反乱分子との間で紛争が絶えない」と連日報じられている。
ダグラス・クエイドはごく普通の建設労働者で、結婚8年になる妻のローリーと2人暮らし。彼は毎夜、行ったことの無い火星の夢に悩まされていた。「火星に移住したい」との想いをローリーに伝えるも一蹴されたクエイドは、列車内で偶然「旅行の記憶を売る」というリコール社（Rekall）の広告を見つける・・・