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 неблагонадёжной, получает направление в засекреченный исследовательский комплекс в глубине Внутренней Монголии. Там, в условиях строжайшей изоляции, группа учёных ведёт работу по установлению контакта с иными мирами, отправляя сигналы в космическую бездну.
Наши дни, 2024 год. Мировое научное сообщество потрясено: эксперименты на крупнейших ускорителях частиц дают результаты, не укладывающиеся в существующие физические теории. Параллельно с этим происходит череда странных и необъяснимых смертей среди исследователей. Расследование одной из таких трагедий — самоубийства сотрудницы Оксфорда — поручают детективу из Лондона. Он сосредотачивается на круге её общения, уделяя особое внимание двум бывшим ученицам.
Одна из них, талантливый инженер, работающая с нановолокнами, внезапно начинает воспринимать навязчивые визуальные образы — цифры, ведущие обратный отсчёт. Вторая, проникнув в дом покойной наставницы, забирает странный артефакт — сложный шлем виртуальной реальности неизвестного происхождения. Надев его, она погружается в цифровой мир видеоигры, где от её действий зависит судьба целой цивилизации. Ключом к спасению становится решение головоломки, известной как «задача трёх тел» — стабилизация хаотического движения планеты, вращающейся вокруг трёх солнц.