Total Recall on Philip K. Dickin novelliin "We Can Remember It For You Wholesale" perustuva uusintaversio toimintatrilleristä, jonka keskiössä ovat muisti ja todellisuus.
Yhtiö nimeltä Rekall kykenee tekemään unelmista todentuntuisia muistikuvia. Tehdastyöntekijä Douglas Quaidin (Colin Farrell) mielestä tämä kuulostaa houkuttelevalta tavalta hankkia hieman vaihtelua turhauttavan arjen keskelle. Vaikka hänellä toki onkin kaunis vaimo (Kate Beckinsale), jota hän rakastaa, niin aidot muistot superagentin elämästä saattaisivat silti kummasti piristää hänen elämäänsä.
Kun toimenpide sitten meneekin pahasti pieleen, Quaidista tulee pahaksi onnekseen takaa-ajettu. Pakoillessaan poliisia, jota komentaa vapaan maailman johtaja Cohaagen (Bryan Cranston), Quaid lyöttäytyy yhteen erään kapinallisen taistelijan (Jessica Biel) kanssa, ja yhdessä he ryhtyvät etsimään maanalaisen vastarintaliikkeen johtajaa (Bill Nighy) tehdäkseen lopun Cohaagenin toimista. Fantasian ja todellisuuden raja hämärtyy ja maailman kohtalo on vaakalaudalla, kun Quaid saa tietää kuka hän oikeasti on, ketä hän oikeasti rakastaa ja mikä hänen todellinen kohtalonsa on.
