Der Psychologe Kris Kelvin erhält den Auftrag, auf den Planeten Solaris zu fliegen. Bei seiner Ankunft sind dort nur noch zwei Mitglieder der ursprünglich 85 Mann starken Besatzung am Leben. Viel mehr als deren erschreckender psychischer Zustand verwirrt ihn jedoch das Erscheinen mehrerer Kinder und seiner verstorbenen Frau Hari auf der Station. Kelvin kommt zu dem Schluss, dass der Ozean auf Solaris für die Erscheinungen verantwortlich ist und das Vermögen besitzt, Träume und Figuren des Unterbewußten zu materialisieren.