В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в эпицентре политических бурь. Её отец, профессор, погиб от рук хунвэйбинов, а сама она теперь считается неблагонадёжной. Её направляют в засекреченный исследовательский центр, спрятанный в бескрайних степях Внутренней Монголии. Там, в условиях строжайшей тайны, группа учёных пытается выйти на связь с иными мирами, отправляя сигналы в космическую бездну.
Наши дни, 2024 год. В научном сообществе царит смятение. Крупнейшие ускорители частиц по всей планете один за другим выдают аномальные данные, ставя под сомнение фундаментальные физические законы. Почти одновременно происходит череда странных и трагических смертей среди исследователей. Расследовать эти события поручают детективу из Лондона. Он погружается в жизнь Оксфорда, пристально изучая окружение одной из погибших — сотрудницы университета. Особое внимание он уделяет двум её ученицам.
Первая из них, талантливый инженер, работает с нановолокнами. Её преследует тревожная и необъяснимая галлюцинация — перед глазами постоянно возникают цифры, ведущие обратный отсчёт. Вторая девушка, опечаленная утратой наставницы, забирает у её матери необычный артефакт — сложный шлем виртуальной реальности неизвестного происхождения. Надев его, она попадает в цифровой мир, в реалистичную симуляцию чужой планеты. Цель игры — предотвратить катастрофу целой цивилизации, судьба которой зависит от хаотического движения трёх солнц на её небе. Чтобы спасти этот мир, необходимо решить головоломку, известную как задача трёх тел.