未来某年，在外太空的空间站“普罗米修斯”上驻扎的一个科学家小组切断了空间站和地球的所有联系。心理学家克里斯·凯尔文博士(乔治·克鲁尼饰演)受命去调查这些科学家的神秘行为。

“普罗米修斯”围绕着一个液体星球Solaris旋转进行勘察，这个星球蕴藏了神秘的能量。在空间站执行任务的科学家小组组长是凯尔文博士的好朋友吉巴里安，正是他要求凯尔文前往“普罗米修斯”帮助他们。到达空间站以后，凯尔文震惊的发现吉巴里安已经神秘的自杀了，而小组的另外两位科学家则情绪极度不稳定，经常出现妄想的症状。他的意见现在对“普罗米修斯”的前景至关重要。

这一切，似乎都与神秘的Solaris星球有关。凯尔文自己也陷入了神秘的境遇之中。Solaris让他死去多年的妻子蕾亚重新复活了，给了他第二次爱情的机会。蕾亚的死曾经使凯尔文陷入生活痛苦的裂缝中，现在他有了机会，可以修补他们之间的关系，弥补自己深深的内疚和悔恨。而复活的蕾亚则经历了一次 (也许应该说若乾次？)真正的重生，和重生带来的痛苦。

Solaris给人们带来的是回到过去，改变一切的机会么？还是命运早已注定，回到过去也不过是重复曾经的错误？