第一部  《三体》

   文化大革命如火如荼进行的同时，天文学家叶文洁在期间历经劫难，对人类失去希望。她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，向宇宙发出地球文明的第一声啼鸣。
   距离地球四光年外有颗和地球一样有生命的行星，“三体文明”在三颗无规则运行的“太阳”主导下的百余次毁灭与重生，他们被逼迫不得不逃离母星。而恰在此时，正处于困境之中的三体人接收到了叶文洁发来的信息。希望让外星人来彻底改变人类的叶文洁向三体人暴露了地球的宇宙坐标。在按下发射键的那一刻，人类的命运彻底地改变了。
   为了得到一个能够生存的稳定世界，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，开始出动庞大的宇宙舰队向地球进发。
   而地球上也形成了一个应对三体人到来的秘密组织（ETO），并分为希望三体文明来解救地球的拯救派和希望毁灭地球的降临派，其成员主导了许多在科学界和其他领域的思想扰乱活动。面对悄然来临的末日威胁，人类社会并非无知无觉，很快成立了相应的地球防卫组织；材料学家汪淼受到前刑警队长史强邀请，加入由陆军少将常伟思引领的中国区作战中心，从疑似诱导科学家轻生的“科学边界”组织、三体游戏等开始探寻，逐步逼近事实的真相，并通过“古筝计划”一定程度上挫败了地球三体组织的图谋。

   第二部  《三体Ⅱ·黑暗森林》
  在利用魔法般的科技锁死了地球人的科学之后，三体人庞大的宇宙舰队直扑太阳系，地球文明面对前所未有的危局。人类组建起同样庞大的太空舰队，同时行星防御理事会（PDC）利用三体人思维透明的致命缺陷制订了“面壁计划”，选出四位神秘莫测的“面壁者”，秘密展开对三体人的反击。
   社会学教授罗辑遇到了史强并出乎意料地当选为面壁者之一，他由一开始的逃避、凭藉权力享乐逐渐意识到自己对于所爱的人的责任心，试图找出对抗三体人入侵的方法。在这场你死我活的文明生存战争中，虽然三体人自身无法识破人类的计谋，却依靠由地球人中的背叛者挑选出的“破壁人”与“面壁者”展开智慧博弈 。前三位面壁者先后都终结于失败。
   此时，罗辑发现了宇宙文明间处于“黑暗森林”状态，任何暴露自己位置的文明都将很快被消灭。罗辑为了确定这一个法则，广播了50光年外的恒星的坐标，并在“冬眠”后得到证实。通过这一法则，他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，使地球与三体建立起脆弱的战略平衡。
   （支线）海军政委章北海加入新成立的太空军，成了常伟思麾下一名战舰指挥员，军人父亲对他思想的培育造就了这个具有远见的年轻人，他借助于陨石将太空飞船的研究从工质推进扭转到辐射推进方向，获选增援未来。200年后，傲慢的人类自以为能打败三体舰队时，章北海凭借直觉做出人类必败的判断并成功抢夺“自然选择”号出走。末日战役中，人类的几乎所有战舰都被仅仅一个强互作用力宇宙探测器（水滴）击穿，章北海为人类保存下包括追捕者的五艘太空战舰。五艘战舰决定不再回地球，驶向太空，但因燃料、备用零件不足而爆发互相攻击的黑暗战役。“蓝色空间”提前抽走舱内空气使舱内人员免受次声波导弹袭击，并击败其它战舰，获得足量的燃油和备用零件，向太空航去。在太空另一边，末日战役后的“青铜时代”号也击败“量子”号，也向太空驶去。（支线剧情发生在罗辑威慑前）

   第三部  《三体Ⅲ·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，地球文明因为黑暗森林打击的存在如临大敌，不敢在太空中暴露自己。罗辑的威慑使三体文明被迫解除了智子的封锁，两个文明开始互相交流。
   （与第二部几乎同时）航天发动机工程师程心进入行星防御理事会战略情报局（PIA）工作，为向三体舰队发射探测器提出了“航线推进”方式，促使暗恋自己的大学同学、癌症患者云天明放弃安乐死成为阶梯计划中的被执行人。
   黑暗战役中幸存的战舰“青铜时代”号被唤回，却受到欺骗以谋杀和反人类罪被逮捕审判，而“蓝色空间”号在其警示下继续逃离，地球派出能够进行恒星际航行、具有发射引力波能力的“万有引力”号与三体的两个“水滴”同行对其追击。

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