Der Psychologe Chris Kelvin wird auf eine Raumstation geschickt, die den Planeten Solaris umkreist. Ein Freund hat ihn gebeten, der dortigen Crew zu helfen, da diese offenbar psychologisch schwer angeschlagen ist. Nachdem Kelvin auf der Station angekommen ist, lassen die Probleme nicht lange auf sich warten. Nachts fantasiert er seltsame Träume und Realität und Fantasie vermischen sich bereits nach kurzer Zeit immer mehr.