「黑暗森林」作為《三體》系列的第二部緊承第一部「地球往事」的故事展開。由於葉文潔離開人世前建議羅輯結合自己的專業，開闢新的研究領域：宇宙社會學。他們的對話被智子監聽到了。由於懼怕羅輯參透「黑暗森林法則」而將羅輯列入最危險名單並多次追殺他。三體人對羅輯的追殺也引起了地球人民的注意並且將羅輯列為面壁計劃的一員致力於利用三體人相互交流不通過語言，而是只能過思維，無法弄清地球人未說出和寫出的想法的弱點阻止三體星人的入侵。
另一方面為了應對四百年以後三體人即將佔領地球的危機，人類準備組建太空艦隊，力求在三體艦隊到達時可以進行太空防禦。面對宇宙的危機全世界人民團結一致，盡最大努力發展科技攻關克難。
「降臨派」殘餘勢力接受三體派往地球的智子的命令，在暗中阻撓和破壞全地球科學技術的發展。當面壁計劃提出時「降臨派」便相應地推出破壁計劃，彌補三體星人的弱點。除羅輯外的面壁者深藏內心的計劃被破壁者一點一點挖掘出來，而由於羅輯的「不作為」使得破壁者無從下手，只能繼續進行暗殺計劃。羅輯利用面壁者特權進行的荒誕之行也引來政府對他的巨大壓力。愛人的離去成為他前進的動力。在一個夜晚當他仰視繁星時終於明白了一個宇宙間的鐵律——黑暗森林法則。
黑暗森林法則：「宇宙就是一座黑暗森林，每個文明都是帶槍的獵人，像幽靈般潛行於林間，輕輕撥開擋路的樹枝，竭力不讓腳步發出一點兒聲音，連呼吸都必須小心翼翼：他必須小心，因為林中到處都有與他一樣潛行的獵人，如果他發現了別的生命，能做的只有一件事：開槍消滅之。在這片森林中，他人就是地獄，就是永恆的威脅，任何暴露自己存在的生命都將很快被消滅，這就是宇宙文明的圖景，這就是對費米悖論的解釋。」
為了驗證自己的猜想羅輯不得不找一個恆星進行實驗，並且進入冬眠直至那顆恆星毀滅。星霜荏苒，人是物非。當羅輯醒來時發現地球並不需要面壁者的存在，並且自己當初的試驗也被後人所嘲笑，因為地球人的太空艦隊規模巨大，人們處於極度自信的狀態，完全不懼怕三體星人的入侵。然而三體星人的「水滴」只用了二十多分鐘，就摧毀了人類苦心經營了幾個世紀的多國聯合太空部隊摧毀殆盡，地球人的自信和驕傲也被踐踏得支離破碎。
在萬眾恐慌中當年羅輯選中的那顆恆星被摧毀的圖像傳回地球，霎時間，羅輯便成為了人民心中的救世主，跪地祈求羅輯拯救自己、拯救人類、拯救地球。羅輯在重重困難下利用前幾位面壁者的成果以及黑暗森林法則成功讓三體星人撤出太陽系，解除了地球危機。自此，地球文明與三體文明達成妥協。
《三體Ⅱ黑暗森林》中利用不同人物描寫了人類的多方面思想，將最真實的人性赤裸裸地展示在讀者面前，讀過這本書的人都會對人性進行一個全新的思考和認知。這本書中還有紮實嚴謹的科學知識和規模浩大的太空戰爭，使讀過這本書的人如同置身於浩渺宇宙中感受時空的流逝，也將讀者的思想由詩和遠方轉到遙遠太空。