Psühholoog Chris Kelvin saadetakse Solarise planeedile rajatud baasi, et asendada seal enesetapu sooritanud doktorit. Kosmosejaamas kohtub Chris kahe ellujäänuga, dr. Snautiga ja dr. Sartoriusega, kes on aga väga salatsevad. Nad soovitavad Chrisil aega võtta ja kohaneda, peagi aga hakkavad meest häirima veidrad pildid ja helid, kaasa arvatud ilmutused tema seitse aastat tagasi surnud naisest.