三体人虽然能够通过主动脱水让自己干纤维化以度过乱纪元，到恒纪元时再吸水复活，但是度过期充满了未知的危险，脱水次数也是有限度的。
正为此苦恼的三体人发现了极为适合他们生存和发展的地球的存在，派出舰队前往地球，打算灭绝地球人类，占领地球。
舰队会在四百年后到达，人类文明倒计时开始。
叶文洁后来离开红岸基地到清华任教，一次偶然，遇见了继承父亲四十五亿美元遗产的伊文斯，因为伊文斯也有着对人类文明现状的强烈不满，两人很投缘。
叶文洁向伊文斯透露了三体世界的信息。
想要毁灭全人类的伊文斯听者有心，建立了第二红岸发射基地，与三体人建立起稳定的联系，并利用模拟三体文明的三体游戏吸引高知高权势的人群，成立了地球三体组织，目的在于帮助三体入侵地球，叶文洁成为了精神领袖。
三体人考虑到地球科学的加速进步会对自己的入侵带来威胁，向地球发射了两个由巨大计算机缩小成的原子大小的计算机（称为智子）。
智子会在地球上所有的加速器中捣乱，改变实验粒子的运行轨迹或速度，造成假象，使高能物理中对粒子的研究、分析和计算无法正确进行，物理学就没有了发展的前途，从而确保地球科学被限制住。
同时智子还可以充当无所不在的间谍，人类的任何行为都在三体人的监视之中，除了脑袋里思考的东西之外，人类对三体没有了秘密。
另外，三体为了促进地球三体组织的壮大，在很多重要人物眼中用智子留下倒计时的影像，促使这些人去追寻倒计时的原因以信奉神迹，加入地球三体组织，不加入的或自杀或被地球三体组织所杀。
上百名科学家的死亡引起了相关部门的怀疑，他们找到汪淼教授去玩三体游戏，得到了与地球三体组织接触的机会，得知了三体人即将入侵地球的消息。
物理学被锁死和叶文洁的秘密，导致她的女儿物理学家杨冬对生活失去了信心，自杀身亡。
叶文洁只是希望外星人接管人类，与伊文斯的意见并不统一，故而在女儿杨冬墓前遇见女儿的同学社会学家罗辑时，引导罗辑思考宇宙社会学，告知了重要的宇宙社会学的两个公理和两个概念：猜疑链和技术爆炸，为罗辑以后发现黑暗森林威慑理论，挽救地球埋下了种子。
叶文洁和罗辑的这次会面自然没有逃过智子的监视，三体人意识到罗辑的潜在威胁，命令伊文思暗杀罗辑，罗辑因突发状况侥幸躲过了伪装成车祸的暗杀。
得知地球三体组织内幕的相关部门，抓获了叶文洁，并用“飞刃”材料毁灭了伊文思游轮基地，杀死了伊文思，得到了游轮基地上的情报。
从此地球全面开始了对三体入侵的抵抗。
因为只有思想是不会被智子探知的，所以联合国制定了“面壁计划”，选出来的“面壁人”可以调动全世界大量资源实现自己拯救地球的计划，并且无论所做的多么奇怪也不需要向任何人解释原因。
选出的四位面壁人是泰勒、希恩斯、雷迪亚兹和罗辑。
前三位都是因为实力被选入，很平凡的罗辑之所以入选，是因为在收缴出的地球三体组织的资料里，有来自三体暗杀罗辑的指示，让联合国意识到三体畏惧罗辑。
其他三位为面壁计划搞得如火如荼，罗辑却认为自己难当大任，又无法摆脱面壁人的身份，便消极怠工，以“我在工作，但是不需要解释”为由过着隐居的休闲生活，还利用职权寻找心中虚构出来的梦中情人。
联合国为了让无所欲求的罗辑产生努力工作的动力，找到了极其符合罗辑虚构形象的女子庄颜，罗辑爱上庄颜并与之生儿育女。
联合国利用冬眠技术让庄颜和孩子冬眠，声称要到四百年后三体到达的“末日”才唤醒她们。
罗辑为了让心爱的妻儿能够在末日后也生存下去，开始拼命的思考如何挽救地球。
三体人也在地球三体组织余党中挑选出3个专门对付面壁人的破壁人，只有罗辑因为其诡异性，没有被指派对应的破壁人。
与此同时，行星防御理事会战略情报局也提出了“阶梯计划”：向对地球人感兴趣的三体舰队发送地球人的活体，好让地球人进入三体内部为地球刺探情报。
因为技术限制，只能运送半公斤的东西，局长托马斯·维德提出只需要运送冷冻的人类大脑即可，高度发达的三体人应该可以复苏大脑并克隆出整个身体。
他的女部下程心推动通过了安乐死法，好获得绝症病人的健康大脑参加“阶梯计划”。
程心的同学云天明暗恋她，在得绝症后购买了恒星DX3906的产权匿名送给程心，并申请了安乐死。
程心得知云天明身患绝症的消息，找到云天明邀请其参加“阶梯计划”。
尽管深爱的女人不知道自己的心意，还邀请自己去参加生不如死的计划，云天明还是同意了，并最终入选。
程心知道是云天明送自己星星的时候，云天明的大脑已经被取出连同少量粮食种子发往三体舰队（云天明复活的话需要食物），程心痛不欲生。
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