La dottoressa Lillian Reynolds (Louise Fletcher), alla testa di un gruppo di ricercatori, ha ideato un sistema computerizzato in grado di leggere l'attività cerebrale e registrare su nastro le emozioni, le idee, i pensieri, le sensazioni di un individuo. La possibilità di sperimentare, rivivendole, le esperienze altrui apre incredibili prospettive alla creatività umana e può rinsaldare equilibri psicologici compromessi: grazie ad essa, ad esempio, il dottor Michael Brace (Christopher Walken)e sua moglie Karen (Natalie Wood) - entrambi dell'equipe della Reynolds - hanno recuperato un matrimonio che sembrava definitivamente in crisi. Il progetto, portato a termine per conto di una grossa industria, ha subito destato l'interesse di alcuni settori dei servizi segreti, che pensano ad un suo impiego in campo politico e militare, e fanno pressioni affinché venga ceduto loro. La dottoressa Reynolds è colpita da infarto mentre è collegata alla macchina, e Michael, pur consapevole di andare incontro ad una esperienza drammatica e molto pericolosa, tenta in tutti i modi di visionare il nastro che ha registrato la morte della collega. Allontanato dai laboratori, riesce avventurosamente a mettersi in contatto con il calcolatore e a vanificare l'illecita strumentalizzazione della rivoluzionaria scoperta.
