该作讲述了天文学家叶文洁在“文革”期间向三体星人暴露了地球的宇宙坐标。正处于困境之中的三体人为了得到一个能够生存的稳定世界，出动庞大的舰队直扑地球。此时人类才发现，宇宙文明间处于“黑暗森林”状态，任何暴露自己位置的文明都将很快被消灭。借助于这一发现，人类以向全宇宙公布三体世界的位置坐标相威胁，暂时制止了三体对太阳系的入侵，这一战略使地球与三体建立起了脆弱的战略平衡。然而到了第三部这种平衡最终被地球人自己打破。

　　第一部《三体》

　　文化大革命如火如荼进行的同时，历经劫难的叶文洁在军方探寻外星文明的绝秘计划“红岸工程”取得了突破性进展。距离地球四光年外，半人马座有颗和地球一样有生命的行星，星球上的“三体文明”被三颗无规则运行的“太阳”主导下的百余次毁灭与重生所逼迫，不得不逃离母星。而恰在此时，他们接收到了希望让外星人来彻底改变人类的叶文洁从地球发来的信息。在按下发射键的那一刻，地球文明向宇宙发出的第一声啼鸣，改变了人类的命运。三体人决定入侵地球。在运用超技术锁死地球人的基础科学之后，三体人庞大的宇宙舰队开始向地球进发。而地球上也对三体人的到来形成一个秘密组织，并分为两个派别：拯救派和降临派。拯救派希望三体文明来解救地球，而降临派希望“三体”来毁灭地球。人类的末日悄然来临。

　　第二部《黑暗森林》

　　三体人在利用魔法般的科技锁死了地球人的科学之后，庞大的宇宙舰队直扑太阳系，意欲清除地球文明。面对前所未有的危局，地球人组建起同样庞大的太空舰队，同时利用三体人思维透明的致命缺陷，制订了神秘莫测的“面壁计划”，精选出四位“面壁者”。秘密展开对三体人的反击。（英文版有一个面壁计划做了修改...弗里德里克·泰勒的面壁计划）

　　三体人自身虽无法识破人类的诡谲计谋，却依靠由地球人中的背叛者挑选出“破壁人”，与“面壁者”展开智慧博弈。作为面壁者之一的罗辑发现了黑暗森林法则，通过这一法则，罗辑想到了对付三体文明入侵的办法。

　　第三部《死神永生》

　　与三体文明的战争使人类第一次看到了宇宙黑暗的真相，地球文明像一个恐惧的孩子，熄灭了寻友的篝火，在暗夜中发抖。自以为历经沧桑，其实刚刚蹒跚学步；自以为悟出了生存竞争的秘密，其实还远没有竞争的资格。因为黑暗森林打击的存在，使两个文明都如临大敌，不敢在太空中暴露自己，然而宇宙中还有更强大的文明。使两个文明命悬一线的黑暗森林打击，不过是宇宙战场上一个微不足道的插曲。真正的星际战争没人见过，也不可能见到，因为战争的方式和武器已经远远超出人类的想象，目睹战场之日，即是灭亡之时。出于女主人公的错误判断，使得地球最终没有能够逃脱被高级文明毁灭的命运，不仅仅是地球，甚至整个太阳系都被一种能使三维变成二维的技术所毁灭，整个太阳系变成了薄薄的一幅画，最后消失。宇宙的田园时代已经远去，物竞天择已到了最惨烈的时刻，在亿万光年暗无天日的战场上，深渊最底层的毁灭力量被唤醒，太空变成了死神广阔的披风。太阳系中的人们永远不会知道这一切，最后直面真相的，只有两双眼睛。