Après la mort soudaine du professeur Vollmer à l'institut de recherche en cybernétique et futurologie, le docteur Fred Stiller est nommé pour le remplacer à la tête du projet Simulacron : un programme de réalité virtuelle, simulateur d'évènements sociaux, politiques et économiques dans un monde composé de 9 700 unités identitaires. Lors d'une soirée organisée par le directeur de l'institut, Stiller assiste à la disparition de Günther Lause, le chef de la sécurité. Mais quand il raconte cet évènement, personne ne comprend de qui il parle...

Hermann Hermann, un propriétaire d'usine de chocolat dans l'Allemagne du début des années 1930, est hanté par des visions de son double. Partageant ses fantasmes et ses perversions avec sa femme Lydia, il mène une vie protégée, grand-bourgeoise mais unidimensionnelle. Pendant un voyage d'affaires, il rencontre le vagabond Felix et voit en lui son sosie qui lui inspire un plan risqué : Felix et Hermann vont échanger leurs rôles dans la vie...