Inspiriert durch die Kurzgeschichte „Erinnerungen en gros“ von Schriftsteller Philip K. Dick erzählt der Film die Geschichte von Fabrikarbeiter Douglas Quaid (Colin Farrell), der trotz seiner wunderschönen Ehefrau (Kate Beckinsale), die er sehr liebt, einen Mind-Trip als Urlaub vom Alltag in Erwägung zieht. Echte Erinnerungen von einem Leben als Superspion könnten genau das sein, was er braucht. Doch als die ganze Prozedur furchtbar schief geht, wird Quaid ein gejagter Mann. Auf der Flucht vor der Polizei, die unter dem Kommando von Chancellor Cohaagen (Bryan Cranston), dem Führer der freien Welt, steht, verbündet sich Quaid mit einer Rebellin (Jessica Biel), um den Chef der Untergrund-Widerstandskämpfer (Bill Nighy) zu finden und Cohaagen zu stoppen. Die Linie zwischen Fantasie und Wirklichkeit verschwimmt immer mehr und das Schicksal seiner Welt droht aus dem Gleichgewicht zu geraten, als Quaid entdeckt, wer er wirklich ist, wen er wirklich liebt und as seine wahre Bestimmung ist.