В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в эпицентре политических бурь. Её отец, профессор, погиб от рук хунвэйбинов, а сама она объявлена врагом класса. Несмотря на это, её направляют на работу в засекреченный комплекс, скрытый в бескрайних степях Внутренней Монголии. Там, вдали от глаз, группа исследователей пытается установить контакт, посылая сигналы в космическую бездну в надежде услышать ответ.
Наши дни, 2024 год. Мир науки потрясен. Данные с ускорителей частиц, разбросанных по разным странам, перестают укладываться в общепринятые физические модели. Одновременно с этим происходит череда странных смертей среди учёных, каждая из которых выглядит как добровольный уход из жизни. Расследование этих событий поручают детективу из Лондона. Он погружается в жизнь Оксфорда, пристально изучая круг общения одной из погибших — сотрудницы университета. Его внимание привлекают две её ученицы. Первая, работающая с нановолокнами, внезапно начинает видеть перед глазами необъяснимые цифры, тикающие как часы, ведущие обратный отсчёт. Вторая, проникнув в дом матери своей наставницы, забирает оттуда необычный шлем — сложное устройство виртуальной реальности. Надев его, она попадает в игру. Её цель — предотвратить катастрофу целой цивилизации, балансирующей на грани уничтожения из-за хаотичного движения трёх солнц вокруг их планеты. Чтобы спасти её, предстоит решить головоломку, известную как задача трёх тел.