Film jest adaptacją powieści Stanisława Lema. Bohater filmu Kris Kelvin spędza ostatni dzień przed startem na planetę Solaris w rodzinnym domu na wsi. Stary przyjaciel ojca, również kosmonauta, wspomina swoją wyprawę na dziwną planetę. Jej największą zagadką pozostaje olbrzymi Ocean przez wielu naukowców uważany za byt rozumny. Wyprawa Krisa – wybitnego psychologa, ma znaleźć definitywne rozwiązanie tajemnicy Oceanu. Na planecie działa stacja kosmiczna, gdzie wkrótce Kris ląduje. Dziwne zachowanie jej członków nie znajduje początkowo racjonalnego wytłumaczenia, jednak na każdym kroku wyczuwalna jest obecność czegoś nieokreślonego. Kiedy Krisowi ukazuje się jego zmarła żona, uczony zaczyna rozumieć, że Ocean materializuje najskrytsze myśli ludzi. Kosmos, futurologiczna scenografia i spotkanie z obcą cywilizacją są dla Tarkowskiego jedynie pretekstem do podjęcia głęboko filozoficznych rozważań o wyborach etycznych i moralnych, ciężarze odpowiedzialności i kondycji ludzkiej zawieszonej w bezmiarze nieskończoności.