Le producteur Ronald Shusett a acquis en 1974 les droits cinématographiques de la nouvelle de 23 pages « We Can Remember It for You Wholesale » de Philip K. Dick pour seulement 1000 dollars.

Le projet est resté seize ans en « enfer de la production » : il a connu quarante versions de scénario, sept réalisateurs différents et plusieurs acteurs envisagés pour le rôle principal de Quaid avant que le film ne sorte en 1990.

David Cronenberg a réalisé douze versions de scénario en 1984 et voulait William Hurt dans le rôle principal, mais il a finalement quitté le projet après des conflits avec Shusett et le casting de Richard Dreyfuss dans le rôle de Quaid.

Avant qu'Arnold Schwarzenegger ne soit engagé pour le rôle, Christopher Reeve, Jeff Bridges, Harrison Ford et Patrick Swayze ont également été envisagés pour le rôle de Quaid ; Swayze a même été casté lorsque le réalisateur Bruce Beresford travaillait sur une version en Australie, peu avant que la De Laurentiis Entertainment Group ne fasse faillite.

Arnold Schwarzenegger a convaincu Carolco Pictures de reprendre les droits pour 3 millions de dollars après la faillite de la De Laurentiis Entertainment Group, et a ainsi obtenu une grande influence en tant que producteur délégué sur les choix de scénario, le casting et la construction des décors.

Le réalisateur Paul Verhoeven a été engagé après qu'Schwarzenegger ait été impressionné par RoboCop ; Verhoeven avait auparavant refusé une offre de Shusett parce qu'il n'était pas fan de science-fiction à l'époque.

Le tournage s'est déroulé presque entièrement de manière chronologique sur 20 semaines aux Estudios Churubusco à Mexico, avec 43 acteurs et jusqu'à 500 membres d'équipe répartis sur 45 décors dans dix studios de son.

Pendant le tournage, l'équipe et la distribution ont souffert d'inhalation de poussière et d'intoxication alimentaire due à la nourriture locale ; après une mauvaise expérience lors de Predator, Schwarzenegger a donc fait acheminer sa nourriture depuis les États-Unis.

Michael Ironside s'est cassé le sternum et s'est déchiré deux côtes lors d'une collision avec un collègue acteur tenant un Uzi ; pour être assuré, il a dû faire cinquante pompes, après quoi il a continué le tournage avec un gilet de protection spécial d'un quarterback de football américain, Jim Plunkett.

Schwarzenegger s'est coupé le poignet quand un explosif destiné à faire éclater le verre du train à l'avance ne s'est pas déclenché, après quoi il a dû traverser une vraie vitre ; la blessure a été cachée sous sa veste.

Les effets spéciaux ont été réalisés principalement en pratique avec des prothèses et de l'animatronique, car l'animation par ordinateur (CGI) n'était pas encore appropriée à l'époque pour les images photorréalistes ; la CGI n'a été utilisée que pour la scène avec la machine à rayons X.

Le décor du réacteur extraterrestre était l'un des plus grands et des plus complexes plateaux de cinéma jamais construits et a dû être construit verticalement pour tenir dans le studio avec un plafond de seulement 7,6 mètres de haut.

Le compositeur Jerry Goldsmith a d'abord enregistré la musique à Munich parce que les musiciens y étaient moins chers, mais le résultat a déçu car les musiciens ne comprenaient pas bien son style ; la musique a ensuite été réenregistrée à Londres avec le National Philharmonic Orchestra.

Le nom du personnage Quail de l'histoire originale a été changé en Quaid pour éviter la confusion avec le vice-président américain de l'époque, Dan Quayle.

Total Recall a remporté l'Oscar des Meilleurs Effets Visuels et a été nominé pour le Meilleur Son et le Meilleur Montage Sonore ; il a également remporté le Saturn Award du Meilleur Film de Science-Fiction.