En 2130, les radars terrestres repèrent un gigantesque cylindre qui pénètre dans le système solaire. D'abord identifié comme l'astéroïde 31/439, on lui attribue un nom, Rama (en hommage au dieu hindou Rama, « les astronomes [ayant] depuis beau temps épuisé la mythologie grecque et romaine »), quand on réalise que son envergure – 50 km de long par 20 km de diamètre – et sa perfection impliquent nécessairement une origine extra-terrestre.

L'équipe du vaisseau Endeavour, en mission de routine avant la découverte, est chargée d'aller à la rencontre du vaisseau, qui a déjà atteint l'orbite de Vénus, pour l'explorer. Ils réalisent progressivement que le cylindre, qui à première vue semblait inhabité, est occupé par de bien étranges créatures. Pendant ce temps, la Commission Rama réunit un panel de spécialistes et de représentants des mondes habités du système solaire, les Planètes unies, afin de faire face à cette situation.