Algo extremamente bizarro está acontecendo em uma estação espacial remota em órbita ao redor do planeta Solaris. O Controle da Missão envia o psicólogo Chris Kelvin para avaliar os estranhos relatórios vindos da tripulação. Quando Kelvin chega, ele encontra uma instalação orbital quase vazia e alguns cadáveres. Kevin acaba encontrando dois sobreviventes, um homem agindo estranhamente chamado Snow. O outro é a profundamente traumatizada Dra. Helen Gordon. Ambos parecem incapazes de compreender ou explicar o que está assombrando a estação espacial, mas Kelvin recebe sua primeira pista quando sua própria esposa falecida - inexplicavelmente viva novamente - aparece em sua cama na manhã seguinte.