在未来的某一年，驻扎在外层空间站“普罗米修斯”的一组科学家切断了空间站与地球的所有联系。心理学家克里斯·凯尔文博士(由乔治·克鲁尼扮演)被指派调查这些科学家的神秘行为。

“普罗米修斯”围绕着一颗液态行星索拉里斯旋转，这颗行星蕴含着神秘的能量。空间站上科学家团队的领导者是凯尔文博士的好朋友吉巴利安，他要求凯尔文去普罗米修斯帮助他们。到达空间站后，开尔文震惊地发现，吉巴利安已经神秘自杀，而组内的另外两名科学家则极度不稳定，经常出现妄想症状。他的意见现在对普罗米修斯的未来至关重要。这一切似乎都与神秘的太阳系行星有关。开尔文自己也陷入了一个神秘的境地。索拉里斯复活了死去多年的妻子莱娅，给了他第二次爱的机会。莱娅的死一度让凯尔文陷入痛苦的人生裂缝。现在他有机会修补他们的关系，弥补他深深的内疚和遗憾。复活的莱娅经历了一次(也许是几次？)真正的重生，以及重生带来的痛苦。

索拉里斯给人机会回到过去改变一切吗？还是命运注定，回到过去只是在重复过去的错误？