En pleine Révolution Culturelle, le pouvoir chinois construit une base militaire secrète destinée à abriter un programme de recherche de potentielles civilisations extra-terrestres. Ye Wenjie, une jeune astrophysicienne en cours de "rééducation" parvient à envoyer dans l'espace lointain un message contenant des informations sur la civilisation humaine. Ce signal est intercepté par les Trisolariens, qui s'apprêtent à abandonner leur planète-mère, située à quatre années-lumière de la Terre et menacée d'un effondrement gravitationnel provoqué par les mouvements chaotiques des trois soleils de son système.