Ο ψυχολόγος Κρις Κέλβιν, που ακόμη θρηνεί τον χαμό της γυναίκας του, δέχεται να σταλεί στο διαστημικό σταθμό Προμηθέας, που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη Σολάρις, για να μελετήσει ανεξήγητα φαινόμενα που συμβαίνουν εκεί. Όταν φτάνει στον σταθμό, βρίσκει έναν φίλο του και άλλο ένα μέλος του πληρώματος νεκρούς, ενώ οι εναπομείναντες αστροναύτες παρουσιάζουν περίεργες ψευδαισθήσεις. Μετά από μια άκαρπη συνάντηση μαζί τους, αποσύρεται στην καμπίνα του και όταν ξυπνά βρίσκει να κοιμάται δίπλα του η νεκρή του γυναίκα.