Psykologen Chris Kelvin bliver sendt til en rumstation, der er i kredsløb omkring planeten Solaris. Da han ankommer, bliver han overmandet af denne unikke verdens mysterier. Han opdager, at en leder af ekspeditionen er død. Samtidig plages han af en erotisk besættelse af en person, som han troede, han havde lagt bag sig, da han forlod jorden.