В 1967 году молодая женщина, изучающая астрофизику, оказывается в положении изгоя. Её отец, профессор, погиб от рук хунвэйбинов. Саму её считают чуждой обществу. Несмотря на это, её направляют на работу. Место — сверхсекретный объект, скрытый в бескрайних степях Внутренней Монголии. Там ведутся попытки установить контакт. Учёные посылают сигналы в космическую пустоту, надеясь, что их услышат.
Сейчас, в 2024 году, мир науки сотрясают странные события. Данные с ускорителей частиц, разбросанных по земному шару, перестают укладываться в привычные рамки. Известные физические законы дают трещину. Почти одновременно происходит цепь трагедий — несколько учёных сводят счёты с жизнью. Обстоятельства их гибели вызывают вопросы.
Расследованием в Лондоне занимается опытный детектив. Его внимание привлекает смерть исследовательницы из Оксфорда. Он начинает следить за двумя её ученицами. Первая работает с нановолокнами, материалами будущего. Но её реальность теперь омрачена видениями — перед глазами возникают цифры, ведущие обратный отсчёт. Вторая девушка действует иначе. Она навещает мать погибшей и забирает оттуда необычный предмет — сложный шлем, созданный для погружения в виртуальность.
Надев его, она запускает игру. Её цель — предотвратить катастрофу целой цивилизации, балансирующей на грани. Мир в этой игре существует под светом трёх солнц, чей хаотичный танец определяет судьбу планет. Чтобы спасти его, нужно решить головоломку, известную как задача трёх тел. От этого решения зависит всё.