En 2048. Doug Quaid rêve chaque nuit qu'il se transporte sur Mars afin d'y rejoindre Melina, une belle indigène. Sa femme, Lori, s'efforce en vain de dissiper ce curieux fantasme. Pour en avoir le coeur net, Doug est prêt à se rendre sur la planète rouge, en dépit de la terreur que Cohaagen, le dictateur, fait régner sur une population réduite à l'esclavage. Une singulière agence de voyages lui propose, grâce à des drogues et à des implants, de passer quinze jours - en rêve - sur Mars. Mais à peine l'expérience a-t-elle commencé que Doug fait une crise d'épilepsie. Il commence à douter. Et si son séjour sur Mars n'était pas le fruit d'un implant, mais un souvenir bien réel ?...