כריס קלווין, פסיכולוג נחשב, נקרא לכוכב הלכת המסתורי סולאריס על מנת לסייע למשלחת המדעית שממוקמת שם כבר מזה זמן־מה. בהגיעו, הוא מגלה שהמדען שקרא לו התאבד, כי שני המדענים הנוספים מתבודדים בחדריהם, וכי ברחבי תחנת החלל מסתובבות "רוחות רפאים".
בכוכב הלכת ישנו אוקיינוס, שהוא למעשה ישות תבונית אשר, אשר מתחוללות בו תופעות בלתי־שגרתיות לצופה הארצי, שלא ניתנות להבנה על ידי בני אדם.
מתקבל הרושם כי האוקיינוס דולה מראשי הנוכחים זכרונות כואבים על מכריהם שנפטרו זה מכבר, והופך אותם למציאות.
האקספוזיציה הינה הדרגתית והקורא מקבל מידע רק דרך עיניו של קלווין.
הספר מסתיים ללא קביעה חד משמעית באם החוקרים שבים לכדור הארץ.
הסקרנות האנושית היא כוח מניע חזק, לעתים אף סיזיפי, אשר מסוגלת לגבור על המכשולים בדרך אל הידיעה.
"... התנסיצי בפעם המי יודע כמה באותה תחושת פליאה... משום מה נראו לי פתאום חסרי כל חשיבות הן נסיבות מותו המסתורי של גיבריאן והן העתיד הלא ברור המצפה לי. כל כולי שקעתי באותה מפה מטילת אימה." (עמ׳ 32, כתר 2003)
האדם מעלה על נס את המוח האנושי, וכל פגיעה באידאל הזה נתקלת בהתנגדות ובהכחשה.
כל אנשי צוות המחקר מנסים להתחמק מלהודות שפוקדות אותן הזיות מסתוריות (רק קלווין, בשלב מאוחר יותר, מדבר על כך באופן גלוי).
"המחשבה שהשתגעתי הרגיעה אותי." (עמ׳ 57, כתר 2003) – פתרון "רציונלי" קל ש"מסביר" את מה שהמוח אינו מסוגל להבין.
מדע בכלל והחיפוש אחר ישויות תבוניות מחוץ לכדור הארץ בפרט, הם מסווה לפולחן דתי של החברה המודרנית.
"הסולאריסטיקה אינה אלא התחליף לדת של עידן החלל. זוהי אמונה במסווה של מדע. אותו 'מגע' או 'קשר', שהוא יעדה הסופי, הנו מעורפל ושרוי בחשכה לא פחות מביאת המשיח או התגלות הקדושים. המחקר אינו אלא פולחן דתי המשתמש במנחים מדעיים." (עמ׳ 199, כתר 2003)
"הם מייחלים [...] להתגלות אשר בעקבותיה יוכלו להבין את עצם הקיום האנושי! [...] התקווה לגאולה." (עמ׳ 200, כתר 2003)
אין ביכולתו של האדם לבצע תצפיות אוביקטיביות ובאופן טבעי האדם מבצע האנשה בכל תיאוריו.
תחנת החלל החוקרת את סולאריס נקראת "פרומתאוס", ע"ש גיבור במיתולוגיה היוונית אשר גנב מן האש של האלים והביאה לבני האדם. האש הביאה עמה התפתחות בציוויליזציה האנושית, כשם שמחקר סולאריס מנסה לקדם את המדע ולהביא אף הוא להתפתחות הציוויליזציה האנושית.
בשיוטו בחלל, האדם מחפש לשעבד תרבויות חדשות, או להשתעבד תחתיהן. בסולאריס הוא פוגש סוג שונה לחלוטין של אינטרקציה.
האדם פוחד מפני מה שאינו מבין. כאשר ניסיונות התקשורת עם האוקינוס כשלו, ואנשים לא מעטים נהרגו, היה רצון להשמיד את האוקינוס בתור "נקמה".
הסרט אודיסאה בחלל יצא 8 שנים לאחר פרסום הספר, ועוסק במפגש האנושות עם ישויות תבוניות, אשר מקדמות את הציוויליזציה האנושית בכל מפגש שכזה (למפגש כזה חוקרי סולאריס מצפים).
