Dans Ringworld, Louis Wu, un humain de 200 ans, est recruté par un extraterrestre à deux têtes nommé Nessus pour le rejoindre, un extraterrestre guerrier ressemblant à un chat nommé Speaker et l’humaine infiniment chanceuse Teela Brown pour explorer un artefact extraterrestre. Ils trouvent un Ringworld, un ruban de plusieurs millions de kilomètres de long construit autour d’un soleil lointain. Cependant, la civilisation est tombée dans la sauvagerie et après s’être écrasé dans l’Anneau-Monde, Louis doit élaborer un plan astucieux pour retourner dans l’espace connu, à des centaines d’années-lumière.
Nessus est membre d’une race tristement célèbre d’extraterrestres appelés marionnettistes qui ont fui l’espace humain connu il y a des centaines d’années après avoir découvert que les étoiles au cœur de la galaxie avaient explosé en supernovae il y a 10 000 ans, ce qui signifie que les radiations nocives frapperont la civilisation dans environ 20 000 ans. Nessus, qui est assez fou pour monter à bord de vaisseaux spatiaux, est resté sur place. Maintenant, il a besoin d’aide. À l’occasion du 200e anniversaire de Louis Wu, Nessus recrute l’humain aventureux pour l’aider dans une mystérieuse mission. Ensuite, Nessus trouve un kzin guerrier, un extraterrestre ressemblant à un chat, nommé Speaker-to-Animals, qui est un ambassadeur sur Terre. Nessus leur offre à tous deux la technologie d’un hyperpropulseur ultra-rapide qui parcourt une année-lumière en cinq quarts de minute en échange de leur aide.
Nessus a du mal à trouver le quatrième membre de son équipage, jusqu’à ce qu’il tombe accidentellement sur la fille qu’il recherche lors de la fête d’anniversaire de Louis. Teela Brown est la fille de six générations de gagnants chanceux à la loterie, élevés pour la chance. Le groupe s’envole pour le monde natal des marionnettistes. Ils ont emporté leur planète avec eux, la déplaçant à travers la galaxie pour échapper à la prochaine explosion du noyau.
Dans le monde des marionnettistes, le groupe apprend que leur destination est un anneau construit autour d’un soleil. Il peut fournir suffisamment d’espace de vie à n’importe quelle race, rendant ainsi les problèmes de population obsolètes. Speaker, Louis, Nessus et Teela partent explorer le monde extraterrestre. Ils découvrent que les ondes radio sont mortes près du Ringworld, et à mesure qu’ils s’en approchent, le monde semble déserté de toute civilisation. Alors qu’ils explorent, ils s’écrasent sur un monde extraterrestre et se retrouvent au milieu d’un désert, à côté d’une montagne géante.
Le groupe se dirige vers les bords du Ringworld pour tenter de trouver de l’aide. En chemin, ils se rendent compte que les marionnettistes ont manipulé à la fois les races humaines et kzinti, essayant de faire en sorte que les kzinti soient plus pacifiques et que les humains soient plus chanceux. Teela est le résultat de l’élevage de la chance, et elle prouve qu’elle a le pouvoir de la chance lorsqu’elle se sauve d’une mort certaine en s’évanouissant accidentellement sur les contrôles exacts qui la sauveront.
Louis se rend compte que tous les problèmes du groupe, y compris le crash de leur navire, font partie du plan de chance de Teela, conçu pour l’amener à Ringworld. Elle tombe amoureuse d’un héros local et envisage de rester. Pendant ce temps, Louis se rend compte que la montagne près de laquelle ils se sont écrasés est un cratère situé à des milliers de kilomètres dans le ciel. Louis et Speaker tirent enfin leur vaisseau jusqu’à l’ouverture et se lancent dans l’espace pour revenir à la civilisation.