Trois personnes sur la planète Solaris se retrouvent dans une situation extrême et inhumaine. Entourés de leurs « hôtes », ils doivent décider de la marche à suivre. Pour le docteur Sartorius, le plus important est le devoir envers la science, envers la vérité, qui prime sur la pitié et la morale. Snaut est accablé par les problèmes qui le frappent, tant scientifiques que moraux.