I 1983 under den kalde krigen, opplevde to russiske kosmonauter noe uforklarlig når de er på vei tilbake til jordkloden: de ser noe bevege seg utenfor romskipet deres. Under landingen krasjer de i Kasakhstan - men bare en av kosmonautene, Konstantin, overlever. Han blir deretter ført til et isolert militært anlegg, hvor Dr. Tatjana Klimova, en ung psykiater som er under vurdering på grunn av hennes kontroversielle tilnærminger, blir hentet inn. Hun har blitt rekruttert av den ansvarlige offiseren, oberst Semiradov. Men hun blir ikke fortalt den virkelige årsaken til Konstantins karantene.