Le roman oscille entre réflexion philosophique sur la question de la rencontre avec une altérité absolue et une histoire d’amour entre Kris Kelvin et le « double » d’Harey.

Snaut est sceptique sur l’intérêt de cette mise en contact avec le Solaris, parce que l’Homme serait irrémédiablement « anthropocentrique » et incapable d’entrer en relation avec une forme d’intelligence radicalement différente : « Nous ne voulons pas conquérir le cosmos, nous voulons seulement étendre la Terre jusqu’aux frontières du cosmos. Telle planète sera aride comme le Sahara, telle autre glaciale comme nos régions polaires, telle autre luxuriante comme l’Amazonie. Nous sommes humanitaires et chevaleresques, nous ne voulons pas asservir d’autres races, nous voulons simplement leur transmettre nos valeurs et en échange nous emparer de leur patrimoine. Nous nous considérons comme les chevaliers du Saint-Contact. C’est un second mensonge. Nous n’avons pas besoin d’autres mondes. Nous avons besoin de miroirs. Nous ne savons que faire d’autres mondes. » Sartorius veut, lui, poursuivre les expériences, quitte à utiliser des moyens de plus en plus violents.

Kris Kelvin, lui, vit jusqu’au bout son amour pour Harey, clone qui prend conscience qu’elle n’est pas la « vraie » Harey, puis qui s’interroge sur sa nature. Elle finit, par amour, par se suicider pour permettre à Kris de quitter la station d’observation.