I en fjern fremtid blir psykologen Kris Kelvin sendt til en romstasjon som sirkler rundt planeten Solaris for å finne ut hva som er skjedd med stasjonens mannskap. Det er kommet foruroligende meldinger om mystiske hendelser. Mye tyder på at det er selve planeten Solaris som innvirker på mannskapene, og det viser seg at det absolutt er ugler i mosen om bord: Planeten har evnen til å materialisere drømmer! Når Kris Kelvin kommer til romstasjonen, møter han igjen sin kone, som tok selvmord noen år i forveien. Det er imidlertid ikke et spøkelse, men derimot en slags menneskekopi, skapt av Kelvins minner og planeten Solaris gåtefulle atmosfære. De andre på stasjonen har lignende opplevelser. Men å møte igjen kopier av sine nærmeste er kan hende ikke like forlokkende som det umiddelbart kan høres ut som. Snart prøver en stadig mer bekymret Kelvin å kvitte seg med kopien av sin avdøde hustru, uten at det nødvendigvis er en enkel oppgave.

Den russiske mesterregissøren Andrej Tarkovskij (Andrej Rublov, Stalker, Speil) har i denne adapsjonen av Stanislaw Lems roman ved samme navn lagd en annerledes science fiction- film, som først og fremst stiller grunnleggende, filosofiske spørsmål i tillegg til å være en visuell nytelse.