В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в сложном положении. Её отец, профессор, погиб от рук хунвэйбинов, что делает её неблагонадёжной в глазах властей. Несмотря на это, её направляют в засекреченный исследовательский центр, расположенный во Внутренней Монголии. Там ведутся попытки установить контакт с иными мирами, отправляя сигналы в глубины космоса.
В наше время, в 2024 году, научное сообщество потрясено. Эксперименты на ускорителях частиц по всему миру дают аномальные результаты, противоречащие фундаментальным физическим принципам. Параллельно происходит череда странных смертей среди учёных, выглядящих как самоубийства. Расследованием этих инцидентов занимается детектив из Лондона. Его внимание привлекают студентки одной из сотрудниц Оксфорда, покончившей с собой.
Одна из этих студенток, работающая с нановолокнами, начинает замечать у себя перед глазами навязчивые цифры, ведущие обратный отсчёт. Её подруга, действуя тайно, забирает у матери погибшей учёной необычный шлем виртуальной реальности. Надев его, она погружается в симуляцию — видеоигру, где стоит задача спасти целую цивилизацию от уничтожения. Ключом к спасению становится решение головоломки, известной как задача трёх тел: стабилизация хаотического движения планеты, вращающейся вокруг трёх солнц.