سولاریس سیاره ای است دور، پوشیده از اقیانوسی که قادر است به خاطرات آدمی وجود مادی بخشد. دانشمندی به نام کریس کلوین مامور می شود تا به سفینه ای که در فضای سولاریس قرار دارد برود و در مورد راز سولاریس تحقیق کند. کریس کلوین را نخست در زمین، در خانه پدری اش می بینیم، سپس از شاهراه های مدرن به ایستگاه پرتاب موشک می رود و عاقبت در سفینه قرار می گیرد. قرار است که از آنجا با سه دانشمند دیگر ملاقات کند. اما یکی از این دانشمندان، گیباریان، مرده است و در پیامی تلویزیونی که برای کریس به جای گذاشته از او خواسته که تجربه ی او را به گونه ای جنون به حساب نباورد. کریس دنیای سرد و ناآشنای سفینه را به دشواری تاب می آورد. دو دانشمند دیگر انگار در اتاق های خود تنها نیستند. فرصت ندارند تا کریس را ببینند. کریس در اتاق خود تنهاست. ناگهان زنی جوان را کنار خود می بیند. زن شباهتی نامعمول با همسر کریس که سالها پیش خودکشی کرده است. کریس نخست می کوشد تا هاری، زن جوانی که یادآور خاطره ی تلخ در زندگی اوست (خاطره ای که بازگوکننده ی گناه او در رابطه اش با همسر مرده نیز هست) را فریب دهد و به یاری موشکی کوچ او را به فضا پرتاب کند. اما زن به گونه ای مرموز بازمی گردد و اشاره ای به این حادثه نمی کند. کریس به تدریج به رازظهور زن جوان آگاهی می یابد. سولاریس قادر است که خاطرات او را به صورت افراد زنده کند و اینجا تلخ ترین خاطره ی زندگی اوست که سر برآورده است. محبتی که در روزهای بعد کریس به زن جوان نشان می دهد، مراقبتی که از او می کند به گونه ای تطهیر اوست از گناهی که سالها پیش مرتکب شده است. زمانی که کریس به زمین بازمی گردد، دیگر از بار عذاب وجدان خلاص شده است، انگار که سولاریس باری از دوش او برداشته باشد. پدرش را می بیند و در کنار درِ خانه ی کودکی خود پیش پای او زانو می زند. دوربین از آنها دور می شود و به آسمان می رود، چندان دور که می بینیم زمینِ آنها را اقیانوس سولاریس محاصره کرده است؛ به نشانه ی واقعیتی محصور در دلِ خاطرات و رویاها.