小説の基本設定には、ニュートン力学にある古典的な三体問題を取り込んだものがある。とある三重星系には、生きと滅びを繰り返す三体星人があり、その中の最も新しい世代の三体星人は、地球文明の科学技術より数倍先端なものを有している。

文化大革命の時、中国共産党中央委員会に直属する「紅岸基地」という、異星人を探すために作られた極秘基地があった。清華大学の物理学教授である父親が紅衛兵の批判を受け、死を強いられたのを目にした天体物理学専攻の女子大生葉文潔は、色々な事情でこの極秘基地に入った。彼女はそこで偶然に太陽の増幅反射機制を究明した。その後、彼女はこの機制を駆使して、密かに地球文明の情報が入った電波を宇宙に送り出し始めた。地球と最も近い恒星系の惑星に生きている異星人——三体星人がこの情報を受け取った。それから、三体の世界と地球の世界は、関わりを持ち始めた。

三体星人たちの世界は、地球人が想像しがたい、過酷極まりない世界である。その世界は質量がほぼ一致する3つの恒星からなるため、その運動は解析的に解くことはできないとされる（多体問題）。三体星人たちが住む惑星は、この三つの恒星の引力で乱れた軌道を取る。もし一つの恒星が惑星を捕まえて、それをその恒星に回らせたら、三体星人はしばらく穏やかな発展期を迎える。この時期を「恒紀元」と呼ぶ。もしそうでなかったら、日の昇りと暮れは一定の決まりでなくなる。この時期を「乱紀元」と呼ぶ。彼らは「乱紀元」に備えて臨時脱水機能を進化し、危機に対応したが、それはいつでも有効ではない。なぜなら、恒星の運動が乱れるせいで、時には惑星を近寄せすぎたり、時には惑星を遠ざけすぎたりして、それに伴って惑星の地表は数千度にまで熱され暑すぎる気候になったり、液体窒素の温度にまで達する寒すぎる気候になったりする。より恐ろしいことに、もし惑星が複数の恒星に同時に近づけば、惑星は複数の引力を受けて裂けてしまう。以上により、三体星人の文明は数百回の滅びを迎えざるを得なかった。しかし更に最も恐ろしいことがある。彼らの住む惑星は、恒星に対して質量が小さいので、いつかは軌道の乱れで、恒星に落ちる可能性がある。そうなれば、三体星人とその文明は永遠に滅亡する。だから彼らにとって残った選択は、宇宙に移民するのみである。三体人はいつも天災に脅かされているため、帝国主義的な社会体制と地球人の道徳を無視する価値観を取らざるを得なかった。そうしないと生き延びることができないからである。

三体の世界と地球の世界が関わりを持ち始めた後、自然破壊に不満を抱いて人類文明に絶望した人たちは、「地球三体組織」(ETO)という組織を作り上げて，地球の文明を滅ぼし、三体の文明を取り入れようとした。葉文潔はこの組織の精神的なリーダーであった。それと同時に、三体星人は地球に確実かつ順調に移民するために、地球社会と人類を消し去ることに決めた。

しかし、艦隊出発から地球到着まではおよそ450年かかるから、その時の地球の科学技術が三体と同じレベルになるかもしれないと危惧した三体星人は、「智子」プロジェクトを開始した（「智子」とは“智恵のある粒子”のこと。三体星人の科学者は先ず、陽子を11次元から2次元に展開させ、その2次元表面で強い相互作用を使って集積回路を組み込む。これでその陽子を計算機にする。複数の「智子」があれば、「智子」同士の遠隔作用は利用可能。これを利用し、半分の「智子」を三体の世界に残してコントロール用とし、もう半分の「智子」を地球に送り込んで、高エネルギー加速器の研究結果を乱して、物質構造研究を邪魔し、地球人の科学の発展に桎梏を掛ける。これで地球人に科学技術が追い付かれることはなかろう）。それと相俟って、「地球三体組織」も全地球の科学者を暗殺し始めた。

同志を見つけるために、「地球三体組織」が「三体」オンラインゲームを開発した。それと同時に、諸国の政府も一つになって危機に対応し始めた。本作の主人公である汪淼もこのゲームのプレイヤーになって、漸く「地球三体組織」に潜入することに成功した。史強警察官と連携して、多国籍軍の協力をも受けた汪淼らは、パナマ運河にてナノ材料でできたワイヤーで「地球三体組織」の中枢である船——『審判の日（The Judgement）』を切り刻んで、他の「地球三体組織」の残党をも無事に鎮圧。その後、葉文潔らを捕縛した諸国の政府は尋問と船にあるコンピュータに内蔵されたデータで、初めて三体の文明に関する詳細資料を手に入れた。しかし、三体文明の侵略者が450年後に地球に来ることにかわりはない。科学の発展がすでに「智子」によって桎梏を掛けられた人類は、来たるべき戦いを準備せねばならない。

初めて『科幻世界』で連載された本小説の第一章「狂乱の時代」（中: 瘋狂年代）には、文化大革命を描く一段落があり、それは清華大学の紅衛兵（中国語版）及び百日大武闘（中国語版）（ゲバルト）を下敷きとする。中国本土で刊行される単行本では、この部分は「中国の政治・社会状況に照らして、文革から語り起こすのは得策ではないという判断」から第七章に移されたが、英語版では著者が本来意図していた構成に戻され、日本語版もそれに準じている。

ケン・リュウが翻訳した英語版は「中国人読者をして『原作より読みやすい』と言わしめた名訳」とされており、日本語版の翻訳者である大森は「ケン・リュウの英訳が原文に忠実でありながら非常に明解でわかりやすかった」として日本語版の目標にしたと述べている。また著者の劉慈欣は「中国文学が外国語に翻訳されると何かが失われやすいものですが、『三体』では、むしろ得ていると思います」とし、中国のSFファンに向けて、英語が理解できるのであれば英語版を読むよう勧めている。

2015年、第73回ヒューゴー賞の長編小説部門を受賞。アジア人作家の作品では初めての受賞となった。

2015年、Facebook社CEOマーク・ザッカーバーグが、2週間ごとにお勧めの本を一冊紹介する企画「A Year of Books」で「三体」をその一冊に選んだ。ザッカーバーグは「最近読んだ重厚な経済学や社会科学の本からの楽しい休憩になる」と推薦した。

2017年1月16日、当時のアメリカ大統領バラク・オバマは、米紙ニューヨーク・タイムズのインタビューで、「三体」シリーズの愛読者であると自ら明かした。彼は「とても想像力豊かで本当に面白かった。広大な宇宙の運命について読んでると、日々直面している議会の問題はかなり些細なもので心配するようなことではないと思えた」と語っている。

アメリカの映画監督であるジェームズ・キャメロンは劉慈欣との会見で三体三部作の愛読者であることを自ら明かした。日本のゲームデザイナーである小島秀夫も「三体」シリーズの愛読者であり、日本語版に「普遍性と、娯楽性、そして文学性の、まさに『三体』の重力バランスの絶妙なるラグランジュ点でこそ生まれた、奇跡の『超トンデモSFだ』」と推薦文を寄せている。

• 2006年 - 第19回中国銀河賞特別賞
• 2013年 - 第1回西湖・類型文学双年賞金賞
• 2015年2月21日 - ネビュラ賞長編小説部門最終候補
• 2015年4月16日 - ヒューゴー賞長編小説部門最終候補
• 2015年4月25日 - プロメテウス賞最終候補
• 2015年5月5日 - ローカス賞長編小説部門最終候補
• 2015年5月13日 - ジョン・W・キャンベル記念賞第3位
• 2015年8月23日 - ヒューゴー賞長編小説部門賞
• 2020年 - 星雲賞海外長編部門受賞

各言語名と各国版題名を発行年順にまとめる。

• 朝鮮語: 삼체 2013年
• 英語: The Three-Body Problem 2014年
• トルコ語: Üç Cisim Problemi 2015年
• フランス語: Le Problème à trois corps 2016年
• ドイツ語: Die drei Sonnen 2016年
• ギリシア語: Το πρόβλημα των τριών σωμάτων 2016年
• ハンガリー語: A Háromtest-probléma 2016年
• ポルトガル語: O Problema dos Três Corpos 2016年
• ロシア語: Задача трех тел 2016年
• スペイン語: El problema de los tres cuerpos 2016年
• タイ語: ดาวซานถี่ อุบัติการสงครามล้างโลก 2016年
• ベトナム語: Tam Thể 2016年
• ウクライナ語: Проблема трьох тіл 2016年
• イタリア語: Il problema dei tre corpi 2017年
• ルーマニア語: Problema celor trei corpuri 2017年
• チェコ語: Problém tří těles 2017年
• ポーランド語: Problem trzech ciał 2017年
• フィンランド語: Kolmen kappaleen probleema 2018年
• 日本語: 三体 2019年