Det viser seg at den fjerne planeten Solaris skjuler en slags form for intelligens. Denne intelligensen har forårsaket psykiske forstyrrelser hos astronautene på en romstasjon i nærheten. En annen astronaut, Kris Kelvin, drar til romstasjonen for å undersøke saken. Vel fremme blir han selv også utfordret på det psykiske planet. Kona hans, som har vært død i flere år, materialiseres ut fra det blå – noe som fører Kelvin inn i forstyrrende tanker.[2]
Noen er uenige i dette, etter som Solaris fokuserer mer på forholdet mellom mennesker enn forholdet mellom menneske og maskin.
Like før filminnspillinga av Solaris startet, såg Tarkovskij Kubricks film. Han syntes filmen var kald og steril, og dermed skapte han en mere menneskelig science fiction-film.[3]