В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в эпицентре политических бурь. Её отец, уважаемый профессор, погиб от рук хунвэйбинов, а сама она теперь считается неблагонадёжной. Её направляют в засекреченный комплекс, спрятанный в степях Внутренней Монголии. Там, в условиях строжайшей тайны, группа исследователей пытается выйти на связь с иными мирами, посылая сигналы в космическую бездну.
Наши дни, 2024 год. Мир науки потрясен. Крупнейшие ускорители частиц по всей планете один за другим выдают аномальные данные, ставящие под сомнение фундаментальные физические принципы. Параллельно происходит череда странных смертей среди учёных, каждая из которых выглядит как добровольный уход из жизни.
Расследованием этих событий в Лондоне занимается опытный детектив. Его внимание привлекает окружение одной из погибших — исследовательницы из Оксфорда. Он начинает следить за её ученицами. Первая, талантливый инженер, работающая с нановолокнами, внезапно начинает видеть перед глазами навязчивые цифры, неумолимо ведущие обратный отсчёт. Вторая девушка, проникнув в дом матери своей наставницы, забирает оттуда странный шлем — сложный прибор, похожий на устройство для виртуальной реальности.
Надев его, она погружается в цифровой мир видеоигры. Её цель — предотвратить катастрофу и спасти целую цивилизацию, обречённую на гибель из-за хаотического движения трёх солнц вокруг её планеты. Чтобы добиться успеха, ей предстоит разгадать головолому, известную как задача трёх тел.