На космическую станцию, сотрудники которой давно и тщетно пытаются сладить с загадкой планеты Солярис, полностью покрытой Океаном, прибывает новый учёный, психолог Крис Кельвин. Его задача - разобраться в странных сообщениях, поступающих со станции и закрыть её вместе со всей бесплодной «соляристикой». Поначалу ему кажется, что немногие уцелевшие на станции ученые сошли с ума, а потом он и сам становится жертвой жуткого наваждения: ему является его жена Хари, некоторое время назад покончившая с собой.

Знаете ли вы, что…

Фильм снят по мотивам романа Станислава Лема «Солярис» (Solaris, 1961).

Сцена, в которой Бертон едет на машине по бесконечным тоннелям и развязкам, снимали в Токио.

Сцены фильма снимались не по порядку. Поэтому получилось, что в одном кадре Крис в майке, а в следующем — в пижаме. Тарковский заметил это, но переснимать было поздно, поэтому махнул рукой: «У нас же фантастика. Пусть все думают, что так и надо!».

Сначала книга, а потом и сам фильм, стали причиной нескольких ссор писателя Лема и режиссера Тарковского. В частности, писатель утверждал, что режиссер снял совсем не «Солярис», а «Преступление и наказание».

Одно время Тарковский хотел снять в роли Хари шведскую актрису Биби Андерссон. И она даже дала согласие сниматься бесплатно, но из-за бюрократических проволочек ничего не вышло.

Сцена в зеркальной комнате была снята, но не вошла в окончательный монтаж, режиссёр изъял её из фильма. Сейчас этот загадочный шаг поклонники Тарковского связывают с происками цензуры. На самом деле цензуру и редактуру эта сцена не волновала, и мотивы у режиссёра были внутренними. Известно, что он не раз возражал против того в фильмах, что казалось ему «слишком красивым».

Сцена с невесомостью снималась при помощи двух операторских кранов, на одном из которых был закреплена камера, а на другом располагались актёры.

В роли Хари Андрей Тарковский хотел снимать Аллу Демидову, но ему запретили, поскольку Демидова находилась в «черных списках» из-за того, что в предыдущей своей работе, фильме Юлия Карасика «Шестое июля» она, как писала пресса, «переиграла Ленина».