Solaris est une planète mystérieuse qu’étudie une station orbitale. D’étranges phénomènes s’y sont produits. Un physicien s’est donné la mort, et deux autres sont devenus fous. Kris Kelvin, un scientifique spécialisé en psychologie, y est envoyé en mission. À peine arrivé, il croit sentir une forme de vie non humaine à bord de la station. Une femme lui apparaît, qui devient sa maîtresse. Elle n’est que le double de sa propre femme, qui s’est suicidée quelques années plus tôt, par sa faute. Elle disparaît ou surgit au gré de ses désirs. Il comprend que la planète Solaris fonctionne comme une mémoire affective, qui matérialise les pulsions de ceux qui l’approchent…...

Alexeï, malade et alité pour une « blanche, blanche journée », profite de son oisiveté forcée pour s’adonner à un long monologue intérieur. Il se laisse, pour d’obscures raisons, aller à un soudain besoin irrépressible de replonger dans sa propre mémoire. Il y voit notamment défiler ses sentiments ambivalents pour sa mère, et le souvenir amer d’un père poète, ayant trop tôt déserté le foyer familial. Par ce voyage intime qui le mène au cœur de son enfance, Alexeï espère éclaircir les mystères de son devenir. Il le renvoie pourtant irrémédiablement à sa propre situation et celle de son fils, confronté comme lui à une séparation parentale et au départ du père....

En Russie, durant l’été 1400. Trois moines peintres d'icônes, Kyrill, Daniil et Roublev, désireux de travailler à la décoration de l’église de l’Annonciation de Moscou, se rendent chez le célèbre peintre Théophane le Grec dans l’espoir d'obtenir sa recommandation. Seule la candidature de Roublev est retenue. Au cours de son voyage, l’homme, qui n’avait illustré jusque-là que la beauté spirituelle, découvre la terrible condition des hommes et s’interroge sur le sens qu’il doit donner à son travail. Huit ans plus tard, Roublev exécute avec Daniil les peintures murales de la cathédrale de la Dormition de Vladimir…...