Soderbergh Solarisa alapvetően érzelmes, rejtélyekkel teli szerelmi történet, melynek cselekményét tudományos-fantasztikus háttér foglalja keretbe.

Dr. Chris Kelvint azzal a feladattal bízzák meg, hogy megtalálja az okát a Prometheus nevű űrállomáson tartózkodó, tudományos kutatást folytató, mindössze háromtagú tudóscsoport rejtélyes viselkedésének. A kutatók ugyanis mindenfajta kommunikációt megszakítottak a földdel. Kelvin, miután áttanulmányozza a Prometheuison lévő csoport vezetője, Gibarjan (aki mellesleg Kelvin jó barátja) hivatalos közleményét, elvállalja a feladatot. A parancsnok Kelvin segítségét kéri, de hogy miért, nem hajlandó - vagy nem képes - elmagyarázni. Az űrállomásra érkező Kelvin, aki tisztában van azzal, hogy az ő véleménye nyomán születik meg a végső döntés a Prometheus további sorsáról, megdöbbenve látja, hogy Gibarjan időközben öngyilkosságot követett el, a bázison maradt két tudós pedig paranoiához hasonló elmezavar jeleit mutatja. Látomásaik minden bizonnyal a Solaris nevű bolygón végzett kutatómunkájukkal állnak összefüggésben. Lassanként Kelvint is hatalmába keríti e különös világ misztériuma. A Solaris megajándékozza a lehetőséggel, hogy újraélje feleségéhez fűződő múltbéli kapcsolatát, mely az asszony halála óta folyamatos bűntudatot és lelkiismeret-furdalást okozott benne.