Le film se déroule à Washington en 2054. Il s'ouvre sur John Anderton, le chef de l'organisation gouvernementale expérimentale Précrime qui existe depuis 6 ans.
L’Avalon, un vaisseau spatial de la compagnie Homestead, se dirige vers la planète Homestead II. À son bord se trouvent 5000 passagers dont 258 membres d’équipage dont le but est de fonder une colonie spatiale, alors que la Terre est surpeuplée. Le voyage doit durer 120 ans et tous les voyageurs sont placés en biostase dans des capsules individuelles. Mais après 30 ans, l'Avalon traverse un champ d'astéroïdes dont l'un d'eux trop gros pour le bouclier du vaisseau créé plusieurs avaries, qui se propagent à l'une des capsules d'hibernation et déclenchent le processus de réveil de son occupant, Jim Preston, un mécatronicien.
Dans le futur, Mars est colonisée et exploitée pour le turbinium enfoui dans son sous-sol. La planète est tyranniquement administrée par Vilos Cohaagen, qui contrôle les mines et l'approvisionnement en oxygène.
En 2049, des humanoïdes issus du génie biologique, appelés réplicants, ont été intégrés dans la société pour assurer la survie de l'humanité. K, l'un des plus récents modèles conçus pour obéir, travaille comme blade runner au LAPD. Sa mission consiste surtout à pourchasser et éliminer les anciens modèles délinquants.
À la fin du XXI siècle, la Terre a fait l'objet de plusieurs conflits chimiques qui ont rendu une bonne partie de notre monde inhabitable. Seuls deux grands territoires sont restés sains : les Îles anglaises, ainsi qu'une partie des côtes européennes, connue sous le nom d'Union Fédérale Britannique, puissance économique, et l'Australie, appelée « la Colonie », en état de pauvreté. Doug Quaid, un ouvrier fabriquant des robots de sécurité, en a assez de vivre la même vie, jour après jour. Intéressé par les offres de la société Rekall, qui propose à ses clients l'implant de souvenirs virtuels, il se lance dans l'aventure et décide de se faire implanter les souvenirs d'un agent secret en mission. Et il se retrouve brusquement embarqué dans une traque sans merci qui pourrait déterminer le sort de millions de vies, sans savoir s'il vit un rêve ou la réalité…
Issu d’un quartier populaire et réputé pour sa spontanéité, David Norris est, malgré son jeune âge, favori aux élections sénatoriales de New York. Cependant, une photo où il montre ses fesses au cours d’une soirée d’anciens élèves est publiée dans un journal, ce qui lui coûte la victoire.
Michael Jennings est un ingénieur spécialiste en rétro-ingénierie qui travaille sur des dossiers confidentiels et des techniques de pointe. Par contrat, sa mémoire est effacée après chaque mission et il oublie tout ce qui s'est passé dans ce laps de temps. Il accepte un contrat de trois ans qui devrait lui permettre de gagner suffisamment d'argent pour prendre sa retraite. Mais une fois sa mémoire effacée, il découvre qu'il a renoncé à l'argent en échange d'une simple enveloppe contenant des objets dérisoires, et constate que le FBI et des tueurs privés sont à ses trousses. En cavale, il va essayer de reconstruire le puzzle des trois années écoulées.
Cris Johnson est un prestidigitateur qui, sous le pseudonyme de Frank Cadillac, travaille dans une boîte miteuse de Las Vegas. Pour arrondir les fins de mois, il va également jouer dans les casinos de la ville où il n'affronte que la banque et jamais les autres joueurs. Cris Johnson est en effet un tricheur qui possède le don de voir l'avenir deux minutes à l'avance et de gagner ainsi à coup sûr.
L'histoire se déroule en novembre 2019, à Los Angeles, au climat pluvieux et où la quasi-totalité de la faune a disparu. La population est encouragée à émigrer vers les colonies situées sur d'autres planètes. Les animaux sont artificiels et il existe également des androïdes, des robots (en fait des humains fabriqués par manipulations génétiques) à l'apparence humaine aussi appelés « réplicants » (parfois orthographié « répliquants »). Ceux-ci sont plus ou moins considérés comme des esclaves modernes, qui sont utilisés pour les travaux pénibles ou dangereux, dans les forces armées ou comme objets de plaisir.
Nous sommes en 2079. Les extra-terrestres d'Alpha du Centaure (ou Centauriens) essayent d'envahir la Terre depuis plus d'une décennie. Spencer Olham est à la tête d'un programme secret gouvernemental visant à la création d'une arme permettant l'anéantissement final des Centauriens. Une fois ses travaux terminés, le major Hathaway le fait soudainement arrêter pour haute trahison. Spencer est soupçonné d'être un réplicant à la solde des Centauriens. Il arrive toutefois à s'échapper, mais ne sait plus à qui faire confiance. Sa femme Maya travaille dans un grand hôpital militaire ; elle doit pouvoir l'aider à prouver qu'il est vraiment humain.
Bob Arctor est Fred, et Fred est Bob Arctor : un policier membre de la brigade des stupéfiants, infiltré dans un milieu de toxicomanes, et menant deux vies à la fois. Il vit avec deux autres hommes totalement déphasés par rapport à la réalité, Luckman et Barris. Donna, son amie, est dealeuse et consommatrice. Ils sont tous, exceptée Donna, accros à la Substance M, une drogue qui mine peu à peu leur identité et leur enlève toute volonté d'action.
L'Homme a colonisé la planète qu'il a appelée Sirius 6B pour récolter un minerai extrêmement énergétique : le Bérynium. Seulement, les scientifiques détachés pour analyser le minerai ont détecté que la source parfaite d'énergie ne l'était pas vraiment et qu'elle dégageait en réalité des émanations radioactives mortelles pour les mineurs. Ces derniers, conscients de la gravité des risques encourus à extraire le Bérynium, se regroupèrent derrière les scientifiques pour former une entité, l'Alliance, capable de lutter contre le Nouveau Bloc Économique (NBE) qui désirait poursuivre l'extraction du Bérynium sur lequel reposait leur pouvoir économique, et qui menaçait d'utiliser la force.
Dans une réalité alternative aux alentours de 1985, le Président Ferris F. Fremont (avatar de Richard Nixon ?) est toujours à la Maison Blanche et pourchasse une organisation terroriste occulte du nom d'Aramcheck. Au nom de la sécurité, les U.S.A. sont devenus un état policier. Un disquaire de Berkeley, Nick Brady, commence à avoir des visions en provenance de Dieu, ou d'extraterrestres. Il s'embarque dans une machination pour renverser le gouvernement avec l'aide d'une mystérieuse femme, Silvia, et de son meilleur ami, écrivain de science-fiction (K. Dick ?)...
Barjo est un excentrique, naïf et simple d'esprit. Après avoir accidentellement brûlé sa maison durant une « expérience scientifique », il est hébergé par sa sœur jumelle Fanfan et son beau-frère Charles. Dans sa nouvelle maison, Barjo continue à collectionner les vieux magazines scientifiques, à tester ses inventions étranges et à noter sur ses carnets toutes les observations qu'il fait de la nature humaine et de ses pensées sur la fin du monde.