Осторожно, возможен спойлер:
Посередине киносюжета располагается врач Крис Кельвин, который отталкивается на орбитальную станцию, размещенную в таинственной вселенной Солярис. Это происходит в эпоху, когда человечество активно исследует космос. На станции происходят странные события: экипаж сталкивается с необъяснимыми явлениями, связанными с океаном планеты, который, похоже, способен материализовать человеческие воспоминания. Кельвин прибывает, чтобы разобраться в ситуации, но вскоре понимает, что его собственные тревоги влияют на происходящее.
На станции он встречает оставшихся в живых членов экипажа - врача Снаута и доктора Гибаряна. Они рассказывают ему о ненормальных и пугающих явлениях, которые происходят после контакта с океаном, и о том, что эта сила создает физиологические проекции людей из их прошлого. Кельвин, столкнувшись с образами своей мертвой жены Рей, начинает исследовать природу этих явлений. Он погружается в свои воспоминания, стараясь понять, что происходит и как это связано с его собственными чувствами и утратами.
Кельвин оказывается перед сложным выбором: возобновлять ли отношения с проекцией Рей, которая вызывает в нем смешанные чувства, или попытаться разобраться в истинной природе Соляриса. Он осознает, что каждое новое событие порождает множество вопросов о том, что значит быть человеком, о любви и утрате, о памяти и реальности. Он близок к разгадке, однако цена высока.