Budoucnost, asi za 100 let. Osamělý psycholog dr. Kelvin přemýšlí a reflektuje všechny okolnosti, jež vedly ke smrti jeho manželky. Je ale vyrušen naléhavým vzkazem Gibariana, starého přítele, který je kdesi daleko na vesmírné expedici u planety Solaris a přes videozáznam žádá Kelvina, aby přijel a pokusil se objasnit záhady, ke kterým na stanici dochází. Ale po příletu na stanici doktor zjistí, že Gibarian spáchal sebevraždu a další kolegové jsou paranoidní a na pokraji sil. Kelvin se ocitá v propleteném a velmi podivném zajetí vlastních myšlenek, nezodpověditelných otázek a pochybností. Je pod extrémním tlakem emocí a vizí, které se všechny nějak dotýkají vztahu k manželce, která se mu zjevuje, aniž by věděl, zda je skutečná, mrtvá anebo je to jakýsi klon, který vytvořilo jeho podvědomí? Může se oživit a změnit minulost? Může znovuobjevit ztracenou lásku?