Данное произведение написано в стиле твёрдой научной фантастики и изобилует техническими описаниями. Автор старался как можно точнее передать своё видение одного из вариантов того, как может быть организована миссия к Титану, какие технические средства могут быть использованы для достижения её целей. Также он старался как можно точнее передать условия обитания на данном небесном теле, опираясь на имеющиеся сейчас научные сведения о нём. В ходе развития сюжета героям предстоит решить множество проблем психологического и технического характера, столкнуться с пугающим неизведанным, совершить великие открытия и узнать истинные цели собственной миссии, которые в действительности окажутся несколько отличными от тех, что были объявлены официально.

Роман написан человеком, влюблённым в технический прогресс и космос и глубоко очарованным ими, для таких же людей, как он сам. Роман написан человеком, влюблённым в утопические миры будущего, описанные Стругацкими, Ефремовым, Снеговым… и с ужасом наблюдающим за тем, что творится в нашем мире сейчас.

Конец двадцать первого века. Человечество, невзирая на бушующую меж державами холодную войну, ведёт космическую экспансию. Частные и государственные корпорации активно осваивают Луну и Марс, ведётся добыча полезных ископаемых на астероидах. Впрочем, внешняя Солнечная система по-прежнему остается для людей Terra Incognita.

Роман написан в стиле псевдомемуаров от лица одного из участников экспедиции «Прометей-1», первой пилотируемой миссии в систему Сатурна. Главный организатор полёта – корпорация United Aerospace, возглавляемая эксцентричным миллиардером Малькольмом Эвансом. Цель – Титан, таинственный и холодный, покрытый слоем плотных облаков спутник Сатурна, загадки которого героям предстоит разгадать.

Покидая Землю, «Прометей-1» оставляет мир, находящийся на грани крупномасштабной войны: постоянные стычки между сверхдержавами, непрекращающиеся локальные конфликты. Планета подобна пороховой бочке, готовой в любую минуту взорваться. Что и происходит спустя примерно полтора года после отлёта наших героев. Полномасштабная термоядерная война уничтожает большую часть человечества, связь с Землёй прерывается, и участники «Прометей-1», не имея понятия о причинах потери связи, остаются совершенно одни в глубоком космосе, задаваясь вопросом: «Что же случилось?»

Спустя некоторое время на связь с кораблём выходит Маркус Левински – начальник колонии «Кларк» – одного из крупнейших человеческих поселений на Луне, в котором также находится штаб-квартира «Юнайтед Аэроспейс». Маркус рассказывает обо всём, что произошло на Земле. Руководство экспедиции «Прометей-1» в составе её начальника Уильяма Андерсона, командира корабля Дарьи Климовой, пилота и по совместительству главного героя Фёдора Фролова решает не сообщать другим членам экипажа о случившемся, опасаясь, что столь страшные новости негативно повлияют на эмоциональное состояние людей, что может вызвать массу проблем. Вместо этого они объявляют им, что связь прервалась из-за технических проблем на борту корабля. Для поддержания этой легенды Фролов и Климова, подговорив инженера Мейса Вильямсона, вывели из строя систему дальней связи на тот случай, если кто-то решился бы сам её проверить. Вместо неё, выйдя в открытый космос, уже на орбите Титана они смонтировали новую систему, никак не связанную с компьютером корабля, которая позволила им вести общение с оставшимися анклавами человечества на Луне.

Проходит несколько недель, Андерсон, тяжело переживающий произошедшее на Земле, впадает в глубокую депрессию. Он прекращает исполнять свои обязанности начальника экспедиции, не общается с экипажем и вообще ведёт себя подозрительно. Разумеется, члены команды это замечают, у людей начинают возникать вопросы. Фролов и Климова решают поговорить с профессором, поскольку его поведение грозит дестабилизировать обстановку внутри экипажа. В процессе этого они проникают в его каюту, считая, что Андерсон заперся там, однако внутри его нет. Среди личных вещей герои случайно находят лист бумаги со странным баллистическим расчётом полёта к Сатурну. Странность его в том, что точка отправления находится не у Земли, а где-то в районе пояса астероидов. Не придав этому большого значения, Фролов и Климова продолжают поиски Андерсона и находят его в корабельной обсерватории. От начальника экспедиции герои узнают, что тот вот уже на протяжении нескольких недель, ведёт наблюдения за Землёй. Профессор рассказывает, что из-за термоядерной войны на планете начинается глобальный ледниковый период, также известный как ядерная зима. Температура падает, а это значит, что остатки человечества, уцелевшие в самой войне, всё равно неизбежно погибнут. Андерсон рассказывает героям о своей дочери, о том, как он любил её, и о том, что теперь, после её смерти, он потерял смысл жизни. Климова пытается успокоить профессора, однако он резко осаживает её, говоря, что ей ни за что не понять, что он сейчас чувствует, поскольку у неё нет детей. Фролов уговаривает Андерсона взять себя в руки хотя бы ради других членов экспедиции. Он хочет дать им шанс выжить. Фёдор верит, что это возможно на Луне, где есть развитая инфраструктура и где уже обитает приличное количество людей. Однако для того, чтобы добраться до Луны, необходимо сохранить в тайне произошедшее на Земле, поскольку герои опасаются, что другие участники экипажа, узнав правду, впадут в депрессию так же, как Андерсон. Ради товарищей по экспедиции профессор соглашается взять себя в руки и делать вид, будто всё нормально, тем не менее Дарья и Фёдор по-прежнему остаются обеспокоенными его психическим состоянием.

Проходит несколько недель, и экспедиция «Прометей-1» опускается на Титан. Они разворачивают базу в долине реки, в северном приполярном районе. В дополнение к основной базе в 80 км ниже по течению, на берегу местного озера, команда разворачивает научную станцию. Связь между базой и станцией осуществляется посредством ретрансляторов, установленных между ними. Однажды ночью связь пропадает. Герои выясняют, что накрылся один из ретрансляторов. Климова, Фролов, Андерсон и Вильямсон выдвигаются к нему на вездеходе, чтобы заменить. Погодные условия в пути ужасные. Ночь и проливной метановый дождь сильно ограничивают видимость. Добравшись до места, герои начинают искать сломанный ретранслятор. Климова и Вильямсон уходят в одну сторону, Андерсон и Фролов – в другую. Ретранслятор оборудован проблесковым маяком, который должен помочь ребятам отыскать его в темноте. В какой-то момент Андерсон замечает вспышки света впереди. Вместе с Фроловым они идут туда. Когда, казалось бы, до источника света осталось буквально несколько шагов, Вильямсон сообщает, что нашёл ретранслятор совершенно в другом месте и что он уничтожен какой-то неведомой силой. Тем временем неизвестный источник света перед Андерсоном и Фроловым продолжает мигать. Не на шутку перепугавшись, герои поворачивают назад и начинают возвращаться в сторону вездехода. Спустя пару секунд они ощущают толчки, как при землетрясении, а спустя ещё немного всё пространство перед Фроловым и Андерсоном озаряется ярким светом. Они не могут различить его источник из-за плотной пелены дождя, однако объект, излучающий свет, огромен. Внезапно оба ощущают острый приступ боли и падают без сознания. Через несколько секунд Фролов приходит в себя и обнаруживает, что шлем его скафандра повреждён, воздух сквозь дыру утекает в ядовитую атмосферу Титана. Обнаружив Андерсона лежащим без сознания рядом, он относит его к вездеходу. Гигантского источника света нигде нет. Установив новый ретранслятор и забрав повреждённый, команда грузится в ровер и уезжает. Придя в сознание на обратном пути, Андерсон пребывает в глубоком шоке от произошедшего. Уже на базе, во время медицинского обследования, он утверждает, что объект, с которым они столкнулись, был живым. Остальные относятся к этому со скепсисом. На просьбу профессора поддержать его Фролов отвечает, что «он не знает, что видел».