Le psychologue Chris Kelvin est envoyé en mission de sauvetage d'urgence vers la station spatiale orbitant autour de la mystérieuse planète océanique Solaris. Une fois sur place, il découvre un équipage traumatisé, terrifié et au bord de la folie pure après la mort inexpliquée du commandant. Rapidement, Kelvin est lui-même confronté à l'apparition impossible de son épouse disparue plusieurs années auparavant. Il réalise alors que l'océan vivant de la planète matérialise les souvenirs les plus enfouis des humains.