公元2084年，地球资源枯竭，人类在火星建立殖民政权，却遭独裁者柯哈根残酷统治。工程工人道格拉斯·奎德（阿诺·施瓦辛格 饰）夜夜梦见自己身处红色火星，与神秘女子梅丽娜并肩作战，醒来后却只能面对单调的焊接工作和冷漠的妻子洛莉。他在广告中看到“回忆旅行公司”能植入真实般的虚拟体验，于是瞒着妻子前往，选择一段“火星特工”的冒险记忆。然而植入过程突发故障，道格拉斯惊觉自己并非普通工人，而是被抹去记忆的联邦特工豪瑟。他拥有超强战斗本能，却对过去一无所知。妻子洛莉突然变脸，欲置他于死地，他被迫逃亡，在街头遭遇柯哈根派出的杀手。在混乱中，他联系上火星地下反抗军领袖库阿托，得知火星矿藏中蕴藏着能改变地球命运的古老外星科技。道格拉斯登上前往火星的运输船，途中被柯哈根的卫兵捕获，但在火星上他凭借本能逃脱，并与梦中情人梅丽娜重逢。梅丽娜告知他，柯哈根正利用火星大气反应堆制造武器，企图彻底消灭反抗军。道格拉斯必须决定：是继续作为豪瑟执行柯哈根的命令，还是作为奎德追随内心，带领火星人民推翻暴政。最终，他在反应堆核心引爆装置，摧毁了柯哈根的阴谋，火星迎来自由，而他也找回了真正的自我——不是豪瑟，不是奎德，而是为正义而战的普通人。