Psykologen Chris Kelvin blir sendt til en romstasjon utenfor den nyoppdagede planeten Solaris. Her opplever han at planeten prøver å kommunisere gjennom å levendegjøre minner. Kelvin møter igjen sin avdøde kone, men er usikker på om han kan regne skikkelsen han møter for virkelig å være henne. Originalmanuset til filmen inneholdt en del filosofiske replikkvekslinger som er kuttet fra den endelige versjonen av filmen for å legge mer vekt på de emosjonelle sidene ved historien.