索拉里斯行星仿佛被海洋全覆盖，人们为此设立了一个轨道站对其展开研究。因出现了一些奇异事件，一名心理学家前往调查。此时，轨道站上仅剩下的三名宇航员中，有一人自杀，另外两人行为也十分怪异。心理学家觉得是某种精神问题致使宇航员死亡。随后，他发现索拉里斯行星表面的水其实是一种类似“大脑”的物质，它能够影响宇航员脑海中的记忆与困扰。