헤어진 연인 ‘레아’에 대한 죄책감과 그리움에서 헤어나지 못한 채 살아가던 정신과 의사 ‘켈빈’(조지 클루니 분). 어느날 그는 친구의 제안으로 솔라리스 행성의 우주정거장에 탑승하게 된다. 그곳엔 두 명의 연구원들만이 남아있었는데 켈빈은 그들에게서 기억의 환생 같은 존재인 ‘비지터’에 대한 이야기를 듣는다. 어느날 잠든 켈빈은 연인 ‘레아’와의 추억이 담긴 꿈을 꾸게 되고 결국 그녀를 만나게 된다. 켈빈은 다시 사랑을 되찾을 기회를 갖게 되는데…
