„Solarisowi”, którego scenariusz Tarkowski napisał we współpracy z Friedrichem Gorensztejnem, reżyser mógł się poświęcić całkowicie dopiero w 1971 roku, kiedy to rozpoczęły się zdjęcia do filmu. Kręcono je w kilku miejscach: podmoskiewskim Zwienigorodzie (willa Kelvina), na Krymie, wreszcie – w studiach „Mosfilmu”; kilkuminutowa scena przejazdu Bertona przez miasto powstała natomiast w Tokio. Przez jakiś czas obecny był na planie nawet Stanisław Lem, ale szybko doszło między nim a twórcą obrazu do poważnych sprzeczek, które zakończyły się dezercją pisarza i jego wyjazdem z Moskwy do Krakowa. Później, aż do samej śmierci, nasz rodak, wypowiadając się o dziele Tarkowskiego, konsekwentnie odmawiał mu wielkości. Lem uznał bowiem, że Rosjanin całkowicie wypaczył przesłanie powieści – i w zasadzie trudno nie przyznać mu racji. „Solaris” książkowy i filmowy to utwory może nie skrajnie odmienne (w końcu łączą je bohaterowie i miejsce akcji), ale na pewno – zwłaszcza w warstwie filozoficzno-teologicznej – bardzo różne. Różnice te mogły być zresztą jeszcze większe, gdyby reżyserowi udało się przeforsować pierwotną wersję scenariusza, która zakładała, że aż dwie trzecie akcji rozgrywać się będzie na Ziemi, a tylko jedna trzecia w przestrzeni kosmicznej. Przeciwko temu bardzo ostro jednak zaprotestował pisarz i w efekcie Tarkowski wycofał się z tego, przyznajmy, dość karkołomnego pomysłu. Nie porzucił jednak innej koncepcji, o czym wspominał autor scenografii do „Solarisa” Michaił Romadin. Reżyser uważał, że film fantastycznonaukowy powinien być maksymalnie niefantastyczny, aby łatwiej było w niego uwierzyć2). Ekranizując Lema, postawił więc sobie za punkt honoru jak najdalej odejść od science fiction. Co, jak wiemy, spotkało się z całkowitym niezrozumieniem i odrzuceniem przez autora powieści… Obraz miał swoją premierę w marcu 1972 roku, kilka miesięcy później uhonorowany został dwoma wyróżnieniami na Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Cannes: Grand Prix, chociaż reżyser w skrytości ducha marzył o „Złotej Palmie”, oraz nagrodą Międzynarodowej Krytyki Filmowej – FIPRESCI. Potem doszły do tego jeszcze nagrody w Karlowych Warach oraz w Panamie (dla Natalii Bondarczuk za najlepszą rolę żeńską).

Głównym bohaterem filmu jest psycholog Kris Kelvin, niemłody już naukowiec, dzierżący na swoich barkach tragiczne brzemię przeszłości. Poznajemy go w przeddzień lotu na stację kosmiczną, zakotwiczoną na orbicie planety Solaris, z której od dłuższego już czasu docierają na Ziemię nieprawdziwe dane. Kelvin ma sprawdzić na miejscu, co tam się wydarzyło i dlaczego prace nie postępują tak, jak powinny. Na podstawie jego raportu ma zostać podjęta w przyszłości niezwykle ważna decyzja – o likwidacji bądź kontynuowaniu misji. Krótko przed odlotem odwiedza go Henri Berton, który wiele lat temu zetknął się z tą bardzo nietypową, pokrytą bowiem w całości cytoplazmatycznym Oceanem planetą. Po traumatycznych przeżyciach, doznanych w czasie wykonywania akcji ratunkowej, kiedy to jego statek dostał się w solaryczną mgłę, popadł on w chorobę i wycofał się z lotów kosmicznych. Teraz postanawia ostrzec Krisa, z czym może się zetknąć i jakie mogą być tego konsekwencje. Psycholog niewiele sobie jednak robi z jego rad; stara się zachować zdrowy rozsądek, licząc się nawet z tym, że ostatecznym skutkiem jego wyprawy może być rozkaz skażenia Oceanu promieniami Rentgena, co prawdopodobnie równałoby się z wyrokiem śmierci dla całej planety. Zanim jednak do tego dojdzie, Kelvin będzie musiał stawić czoło niezwykle tajemniczym i dramatycznym wydarzeniom. Rzeczywistość na stacji okazuje się bowiem znacznie bardziej skomplikowana, niż można było to sobie wyobrazić. Dość powiedzieć, że na orbicie Solarisa w jednostce przeznaczonej dla osiemdziesięciu pięciu naukowców pozostało ich zaledwie trzech: astrobiolog Sartorius, cybernetyk Snaut oraz szef misji Gibarnian. Ten ostatni krótko przed przybyciem Krisa popełnia jednak samobójstwo, w pożegnalnej wiadomości wideo przekonując go solennie, że… wcale nie oszalał. Co w takim razie pchnęło go do podjęcia tak drastycznego kroku? Psycholog bardzo szybko się o tym przekonuje.

Pierwsze sceny rozgrywające się na stacji znakomicie wprowadzają w klaustrofobiczny klimat opowieści. Puste, zdewastowane korytarze i sprawiający wrażenie obłąkanych naukowcy – Snaut i Sartorius. Na dodatek ślady obecności innych osób, choć – według pełnej wiedzy Kelvina – nie powinno być tu nikogo więcej. Na pytania psychologa doktor Snaut odpowiada wymijająco, doskonale bowiem zdaje sobie sprawę, że – jak Rosji – umysłem tego zrozumieć się nie da, ani też zwykłą miarą zmierzyć3). Trzeba przekonać się na własnej skórze, jaką to niespodziankę sprawił Ziemianom Solaris i czym są wywołane przezeń wizje. Kris pierwszego bezpośredniego kontaktu doświadcza już następnego dnia od razu po przebudzeniu, gdy dostrzega siedzącą na łóżku Harey, jego nieżyjącą od dziesięciu lat żonę. Kobieta – opuszczona przez całkowicie poświęcającego się pracy męża, poważnie wątpiąca w uczucie, które ich kiedyś połączyło – popełniła samobójstwo. Kelvin nigdy się z tego nie otrząsnął; mimo upływu dekady, wciąż obarcza się winą za jej śmierć i zmaga z powracającymi jak bumerang wyrzutami sumienia. Jako racjonalista, zdaje sobie sprawę, że Harey, która do niego przybyła, nie jest prawdziwym człowiekiem; w pierwszym odruchu podejmuje więc jedyną słuszną ze swojego punktu widzenia decyzję – pakuje kobietę do rakiety i wystrzeliwuje w przestrzeń kosmiczną. Gdy jednak następnej nocy jego żona powraca, przebudzone ponownie wyrzuty sumienia nakazują mu zupełnie inne postępowanie. Widząc szansę na naprawienie błędów z przeszłości, Kris obdarza swoją wizję uczuciem, co stoi w całkowitej sprzeczności z zadaniem, które mu powierzono, wysyłając na stację. Z racjonalisty staje się metafizykiem, a może nawet wprost – szaleńcem, który z biegiem czasu ma coraz więcej problemów z odróżnieniem tego, co rzeczywiste od nierealnego. Pobyt na orbicie Solarisa staje się dla Kelvina najbardziej niebezpieczną podróżą w jego dotychczasowym życiu – podróżą w głąb siebie. Myślący Ocean staje się dla niego bowiem inkarnacją Boga-spowiednika i Czyśćca, przez który musi przejść, aby osiągnąć przebaczenie. Tarkowski, skupiając się na rozważaniach teologiczno-filozoficznych, odsuwa na dalszy plan, najważniejsze z kolei dla Lema, zagadnienia poznawczo-naukowe. Ocean interesuje go jedynie w wymiarze religijnym.