В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в эпицентре политических репрессий. Её отец, уважаемый профессор, погибает от рук хунвэйбинов, а сама она, теперь считающаяся «классовым врагом», получает направление в засекреченный исследовательский комплекс во Внутренней Монголии. Там, в условиях строжайшей изоляции, группа учёных пытается установить контакт с иными мирами, отправляя сигналы в космическую бездну.
Наши дни, 2024 год. В научном сообществе назревает кризис: эксперименты на крупнейших ускорителях частиц по всему миру дают аномальные результаты, ставя под сомнение фундаментальные физические законы. Параллельно происходит череда необъяснимых смертей среди ведущих исследователей. Расследование одной из таких трагедий — самоубийства сотрудницы Оксфорда — поручают лондонскому детективу. Он погружается в её прошлое, уделяя особое внимание двум её ученицам.
Одна из них, талантливый инженер, работающий с нановолокнами, внезапно начинает воспринимать тревожные визуальные галлюцинации — перед её глазами возникают цифры неумолимого обратного отсчёта. Вторая же, проникнув в дом покойной матери своей наставницы, находит и забирает странный, сложно устроенный шлем виртуальной реальности. Надев его, она погружается в симуляцию, где перед ней стоит почти невыполнимая миссия: спасти целую цивилизацию от неминуемой гибели. Ключ к спасению лежит в решении головоломки, известной как «задача трёх тел» — стабилизации хаотического движения трёх солнц, вращающихся вокруг чужой планеты.