1971年秋天。大興安嶺深處，雷達峰，探索外星文明的紅岸基地。
天體物理學家葉文潔為了驗證太陽可以作為超級天線上億倍放大電波的猜想，偷偷的向太陽發射出了地球的信息。本以為發射沒有成功，沒想到8年後收到了外星人的電波，通過信息自帶的解譯系統，葉文潔看到了信息的內容：不要回答！不要回答！不要回答！如果回答，你們的世界將被入侵！
能這麼快回復的只有人馬座三星的文明，也就是三體人。葉文潔想起自己的一生，物理學家的父親在文革中被紅衛兵用皮帶抽死，母親為了跟父親劃清界限親自批鬥父親，妹妹也在派別爭鬥中被打死，自己被信任的青年記者坑害……葉文潔對人類絕望了，人類靠自身的力量無法解決自身的問題。她沒有猶豫，馬上偷偷的發射了信息：到這裡來吧，我將幫助你們獲得這個世界。為了自保，葉文潔鋸斷繩索，結果使丈夫楊衛寧和發現自己發射信號的基地政委雷志成一起掉下了山崖。
後來，紅岸基地被解散。葉文潔回大學教書，負責大型射電天文觀測基地的設計，認識了富二代伊文斯。伊文斯是一個物種共產主義者，對人類很失望，通過自己強大的經濟力量在“審判日”號巨輪上建立了第二紅岸基地，並與三體人取得了聯繫，成立了地球三體組織，口號是：消滅人類暴政，世界屬於三體！他們研發了三體遊戲，通過遊戲傳播三體世界的知識，吸納了很多對人類文明失望的人。隨著三體叛軍的壯大，分為了三派：降臨派，綱領是消滅所有人類；拯救派，希望幫三體人解決三顆太陽無序運動的難題同時解救人類；倖存派，希望能在與三體人的戰爭中為三體人服務，從而生存下來。三體人只不過向地球發送了一些信息，人類已經從內部自己亂了。
三體世界有三顆太陽，處於混沌運動狀態，環境極其惡劣，三體人居住的行星很快將被太陽吞噬，他們急於找到另一個星球建立新的家園。接收到葉文潔的回覆後，三體人很快制定了對地球的進攻計劃。“染色”計劃，讓人類對科學的發展感到害怕；“神蹟”計劃，讓人類對三體人產生崇拜，破壞地球人的科學思維。三體人艦隊的速度已經達到光速的十分之一，但受能量限制，到達地球需要400多年。為防止地球的科技在這四百年裡超過三體人的水平，他們把質子二維展開製造了超級計算機“智子”發射到地球，並通過多個“智子”量子感應的特性實現了地球與三體世界的同步通訊。
智子以接近光速的速度只用四年就到達了地球，然後鎖死了地球科技。任何三體人認為有威脅的技術，都在鎖死的範圍內。比如高能加速器的科學實驗，對微粒子內部結構的研究等，智子都進行干擾，讓無數科學家陷入崩潰而自殺，葉文潔的女兒楊冬也因此吃安眠藥自殺。智子通過高能態在人的視網膜或者膠片上產生幽靈倒計時，通過二維展開包裹地球改變宇宙背景輻射透明度等方式，讓研究納米材料的物理學家汪淼接近崩潰。
地球三體組織的發展壯大，終於引起了全世界政府的重視。他們先從“科學邊界”這個組織入手，讓汪淼打入了三體組織內部，抓獲了三體組織的精神統帥拯救派葉文潔。而地球叛軍的實際控制人是降臨派伊文斯，他控制的第二紅岸掌握著三體人發送的大量信息。為了得到這些信息並防止信息被伊文斯銷燬，警官史強、納米材料專家汪淼一起設計了“古箏行動”，利用超細的納米絲“飛刃”，將正通過巴拿馬運河的“審判日”號和伊文斯切成了無數半米厚的薄片，得到了信息。這些將成為迎戰三體人的關鍵。
三體人得知全球作戰中心獲取了信息之後，留下了五個字“你們是蟲子”，就再也沒有發送任何信息了。
科學家們對人類的前景都很絕望，史強卻帶他們去看了華北平原上的蝗災：這些蟲子，在人類火燒、水淹、毒殺甚至基因改造下，依然沒有被滅絕。三體人眼中的蟲子——人類，會不會像這些蟲子一樣，永不滅絕？
（三體第二部《黑暗森林》，將講述地球人與三體人的星際戰爭）
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