På en rymdstation som kretsar i bana kring en havsvärld kallad Solaris upptäcker psykologen Chris Kelvin att den tidigare befälhavaren dött under mystiska omständigheter. Han börjar forska och finner snart fler märkligheter. Han faller snart själv offer för övernaturliga krafter som visar sig i form av personens undermedvetna och drömmar.