女科學家艾莉·艾羅維幼年喪父,憑藉自己的聰敏堅毅在男性主導的射電天文學界闖出一席之地。她在系統地探測地外無線電資訊時突然從織女星方向收到具有嚴格數學意義的資訊。經過艱難破譯,艾莉發現那是一種神秘交通工具的製造圖紙。經歷了一番科學家與政客的激烈交鋒之後,消息被公之於眾,全球都極度亢奮地投入到交通器的建造中。
同時,與先進文明的接觸帶來了"神跡"的聯想,民眾的宗教狂熱也被激發,社會上出現了各種衝突和對抗。由美國、蘇聯和中國等國的科學家組成的五人小組,在20世紀的後一個下午作為人類代表乘坐交通器飛向織女星。在見證了一系列宇宙奇觀後,在宇宙中一個中轉站上降落。五名成員在這裡分別經歷了屬於個人和民族的奇幻體驗。
小說真實地描寫了這次接收消息、製作機器、穿梭黑洞飛抵銀河的冒險探訪的全部過程,探索宗教與科學的關係,對人性、科學精神、地外文明都進行了深刻的思辨與探索。