身患絕癥的雲天明買下一顆星星送給暗戀著的大學同學程心，而程心因參與（PIA）向三體艦隊發射探測器的工作，卻想讓航太專業背景的他放棄安樂死，作為被執行人將大腦捐獻給階梯計畫。與三體文明的戰爭使人類首次看到了宇宙黑暗的真相，地球文明因為黑暗森林打擊的存在如臨大敵，不敢在太空中暴露自己。在零道德的宇宙中發起黑暗戰役的戰艦被誘導返航，卻受到有道德的地球文明審判。 不稱職的懦弱少女程心被選來充當掌握地球命運的執劍人，她因為羅輯的成功將這看作一項只需花費時間的任務，剛剛任職水滴就向地球發動攻擊，程心為了忠於人性做出了錯誤的決定。在警示下繼續逃離的“藍色空間”號，受到具有發射引力波能力的“萬有引力”號與兩個同行的“水滴”追擊，其上的人員進入四維空間摧毀水滴並佔領了“萬有引力”號，啟動引力波廣播向宇宙公佈了三體星系的座標。 雲天明與地球取得聯系，通過講述三個自己編創的童話故事，向程心透露大量情報；人類自以為悟出了生存競爭的秘密，開始進行掩體計畫，維德領導的空間曲率驅動研究因為程心的錯誤判斷被終止，使得人類最終沒有能夠逃脫被高級文明毀滅的命運。因為宇宙中還存在更強大的文明，戰爭的管道和武器已經遠超出人類的想像，極高文明發出了一張卡片大小的“二向箔”，使整個太陽系壓縮為二維平面而毀滅。 在地球人類接近滅亡之際，只有程心和艾AA兩個倖存者乘坐光速飛船離開。羅輯成為設定於冥王星的地球文明博物館的“守墓人”，她們在冥王星帶走人類文明的精華。在雲天明送的恒星的一顆行星上，程心遇到關一帆且探討了宇宙降維的真相，然而超乎一切之上的力量要求宇宙歸零重生，在黑域中穿越長達1800萬年的時空……程心沒有等到雲天明到來，和關一帆在小宇宙中短暫居住後重新進入大宇宙生活
三體人在利用科技鎖死了地球人的科學之後，出動龐大的宇宙艦隊直撲太陽系，面對地球文明前所未有的危局，人類組建起同樣龐大的太空艦隊，同時（PDC）利用三體人思維透明的致命缺陷，制訂了“面壁計畫”。出乎意料地，社會學教授羅輯被選出作為四比特“面壁者”之一，展開對三體人的秘密反擊。雖然三體人自身無法識破人類的計謀，卻依靠由地球人中的背叛者挑選出的“破壁人”與“面壁者”進行智慧博弈。 在這場你死我活的文明生存競爭中，羅輯由一開始的逃避和享樂主義逐漸意識到自己的責任，想到了一個對抗三體文明入侵的辦法。科研軍官章北海試圖借一場隕石雨干涉飛船推進形式的研究方向。近二百年後，獲選增援未來的他在人類艦隊被“水滴”清除殆盡前，成功搶奪戰艦逃離。此時羅輯證實了宇宙文明間的黑暗森林法則，任何暴露自己位置的文明都將很快被消滅。 借助於這一發現，他以向全宇宙公佈三體世界的位置座標相威脅，暫時制止了三體對太陽系的入侵，使地球與三體建立起脆弱的戰畧平衡。
文化大革命如火如荼進行的同時，軍方探尋外星文明的絕秘計劃“紅岸工程”取得了突破性進展。但在按下發射鍵的那一刻，曆經劫難的葉文潔沒有意識到，她徹底改變了人類的命運。地球文明向宇宙發出的第一聲啼鳴，以太陽為中心，以光速向宇宙深處飛馳……四光年外，“三體文明”正苦苦掙紮——三顆無規則運行的太陽主導下的百餘次毀滅與重生逼迫他們逃離母星。而恰在此時，他們接收到了地球發來的信息。在運用超技術鎖死地球人的基礎科學之後，三體人龐大的宇宙艦隊開始向地球進發……人類的末日悄然來臨。
