В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в эпицентре политических репрессий. Её отец, уважаемый профессор, погиб от рук хунвэйбинов. Саму её власти считают неблагонадёжной из-за происхождения. Несмотря на это, её направляют на работу в засекреченный комплекс, скрытый в степях Внутренней Монголии. Там небольшая группа исследователей в обстановке строжайшей тайны пытается установить контакт с иными мирами, посылая сигналы в космическую пустоту.
Наши дни, 2024 год. Научный мир потрясён. Крупнейшие ускорители частиц по всей планете один за другим выдают аномальные данные. Эти результаты не просто странные — они бросают вызов фундаментальным физическим законам. Параллельно происходит череда тревожных событий: несколько видных учёных при загадочных обстоятельствах сводят счёты с жизнью. Расследование одного такого случая в Лондоне поручают опытному детективу. Его внимание привлекают двое студентов покойной исследовательницы из Оксфорда.
Первая студентка работает с передовыми наноматериалами. Внезапно её преследует навязчивая галлюцинация — перед глазами безостановочно идут цифры, словно отсчитывая время до какого-то неизвестного события. Вторая девушка, опечаленная смертью наставницы, забирает из её дома странный артефакт — усовершенствованный шлем виртуальной реальности неясного назначения. Надев его, она погружается в симуляцию невероятной сложности. Игровой мир находится на грани катастрофы из-за хаотичного движения трёх солнц вокруг планеты. Единственный шанс спасти виртуальную цивилизацию — решить головоломку этой нестабильной системы, известную как задача трёх тел.