Auf der Forschungsstation "Prometheus" im Orbit des Planeten Solaris geschehen beängstigende Dinge. Der Wissenschaftler Chris Kelvin wird von seinem Freund Gibarian, dem Missionsleiter, zu Hilfe gerufen. Als er auf der Raumstation ankommt, hat Gibarian Selbstmord begangen, seine Kollegen zeigen Anzeichen von Stress, offenbar ausgelöst durch die Erforschung des Planeten Solaris. Kelvin wird in die mysteriösen Ereignisse eingesogen und sieht sich plötzlich mit seinen eigenen Ängsten konfrontiert.