21世紀初,地球基礎科學遭到前所未有的動搖,許多科學家絕望瘋狂,自殺身亡。風暴即將到來的前夕,許多敏感的人隱隱嗅到毀滅的氣息。這一天,納米科學家汪淼(張魯一 飾)被粗魯的警官史強(于和偉 飾)請到聯合作戰中心,繼而得知科學家們的死亡似乎和一個名爲「科學邊界(ETO)」的組織有關。作戰中心希望汪淼潛入該組織,調查他們與死亡科學家乃至一款神祕遊戲《三體》的關聯。眼前不斷倒計時的數字,ETO負責人申玉菲(李小冉 飾)所預測宇宙閃爍,以及《三體》中那不斷毀滅又重生的文明,都令汪淼和大史深感困惑與好奇。而看似平凡的老年科學家葉文潔(陳瑾 飾),她的出現又將一切引向數光年外的未知…… 本片根據劉慈欣同名科幻小說改編。