Космическая миссия установила базу на планете Солярис, где, кажется, есть разумная жизнь, но подробности туманны и очень секретны. После загадочной гибели одного из трех ученых на базе, на его место отправляется его бывший друг, ученый по имени Крис Кельвин. Он находит станцию ветхой, а двух оставшихся ученых холодными и скрытными. Вскоре на базе каким-то образом появляется его жена, которая умерла десять лет назад. Крис начинает понимать сбивающую с толку природу инопланетного разума, но к этому времени чувство вины глубоко забирается ему под кожу…
Космическая экспедиция несколько лет безрезультатно исследует планету Солярис, на которой обнаружен «разумный» Океан. Чтобы разобраться в пользе исследований, на Солярис отправляется психолог Крис Кельвин. Там доктор обнаруживает экипаж, как ему кажется, обезумевший из-за воссозданных Океаном мучительных, тяжелых воспоминаний. Скептицизм Криса проходит, когда он встречает покончившую с собой жену. В основу сценария Андрей Арсеньевич и сценарист Фридрих Горенштейн положили сюжетную канву одноименного романа Станислава Лема, дополнив ее новыми сценами и персонажами. Сам писатель негативно отнесся к видению романа Тарковским. «Солярис» также подвергся цензуре и был перемонтирован, что, по словам режиссера, только пошло фильму на пользу.