2084年的道格拉斯·奎德(Douglas Quaid，Arnold Schwarzenegger饰)是一个普通人，过着完美的生活，工程工人的工作很稳定，妻子(Lori，Stone饰)也很爱他。但持续不断的梦境总是困扰着他，梦中的奎德过着另一种生活，住在火星殖民地上。后来他找到了回忆旅行公司(Rekall)，这家公司可以将梦幻般的虚拟现实植入人的大脑。奎德选择要享受一下间谍幻想的服务，但在虚拟记忆的过程中突然出现了错误，工作人员发现他的脑内有一段之前被植入的记忆。奎德对此并不知情，但此后不久，他就受到了同事的攻击，甚至他的妻子也袭击他并承认自己是伪装成他伴侣的间谍。在逃亡的过程中，奎德得到了一个手提箱，这个箱子属于他的前一个自我豪瑟(Hauser)，箱子里有一段视频，说服他必须要前往火星。一登上这颗红色星球，奎德就在受到考哈根(Cohaagen，Cox饰)--一个控制着当地空气价格的无情政治家严格控制的一片采矿殖民地中遇到了梅丽娜(Melina，Ticotin饰)，那个经常出现在他梦中的女孩儿。另外，考哈根还在他的伪劣建筑物中制造适应火星大气的突变体，并在谋划着一场叛乱，没过多久奎德就发现，自己也是这场叛乱的一部分。
保罗·范霍文用娴熟的技巧游走在现实与想象之间，本片看起来就像科幻版的《西北偏北》(North by Northwest，1959)。尽管看上去一点儿也不像普通人。但施瓦辛格饰演的那个永远搞不清自己处在现实中还是在做梦的奎德仍然为人称道。事实上范霍文在影片中也没有明确地倾向于现实或幻境。直到坐在Rekall公司的椅子上之后，奎德的冒险经历才真正开始，不过需要在结尾处作出评判的还是观众。
和他上一部影片《机械战警》(1987)类似，范霍文将极端暴力和黑色喜剧结合在了一起，使他的科幻作品具有了独特的风格。尽管作为一部一鸣惊人的动作大片，影片中充满了施瓦辛格那独行侠式的身影，但剧本还是保留了菲利普·K迪克的短篇小说《记忆大批发》(We Can Remember It for You Wholesale)中的大量元素，尤其是原作中对政府部门和大企业的那种戒心。
《全面回忆》中大量的实景特效都有向特效大师罗布·伯汀(Rob Bottin)的团队致敬的意味，例如施瓦辛格从鼻子中拽出了一个安在脑子里的追踪装置，以及一个伪装过的分成了几半的头。讽刺的是，这些实景特效不久之后就被施瓦辛格的下一部更大气的作品给超越了，这部作品就是标志着电脑特效时代正式来临的《终结者2》。