未来世界里，工程工人道格拉斯（Arnold Schwarzenegger 饰）反复梦见自己置身于红色火星。一次偶然的机会，他在广告中看到“回忆旅行公司”的服务。尽管同事提醒他，植入虚拟旅行记忆可能会对大脑造成伤害，但相比亲自前往被反政府武装占据的火星，这种方式显然更加安全。
道格拉斯接受了回忆旅行，却在记忆植入过程中发生意外。自那以后，他的生活彻底陷入一连串难以解释的事件：妻子劳瑞（Sharon Stone 饰）突然向他发动攻击，并承认自己其实是负责监视他的间谍；随后，一名陌生人出手帮助道格拉斯逃亡，还告诉他真实身份——他是火星独裁者派往反政府武装内部的特工。就在真相愈发扑朔迷离之际，女子梅丽（Rachel Ticotin 饰）的立场发生改变，也让局势再度逆转。
为了寻找所有谜团的答案，道格拉斯最终踏上前往火星的旅程。然而，那里等待他的究竟是真实的真相，还是另一场无法分辨的梦境？
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