Het is 1967. Ye Wenjie moet toezien hoe de Rode Garde haar vader doodslaat tijdens de Chinese Culturele Revolutie. Deze moord zal niet alleen haar leven tekenen, maar ook de toekomst van de hele mensheid. Veertig jaar later wordt de nanotechnoloog Wang Miao gevraagd om een geheimzinnige reeks van zelfmoorden onder wetenschappers te onderzoeken. Wangs onderzoek leidt hem naar een mysterieuze onlinegame en een virtuele wereld die wordt beheerst door de onvoorspelbare interactie tussen haar drie zonnen. Maar is die wereld alleen maar virtueel of bestaat zij misschien echt? Dit is het drielichamenprobleem, en het is de sleutel tot alles: tot de dood van de wetenschappers, tot een samenzwering die lichtjaren omvat en tot de uitroeiing die de mensheid onder ogen moet zien.