这部影片是斯坦利·库布里克花了四年时间制作的充满哲学命题的鸿篇巨作一块大黑石矗立在史前人类的面前，他们刚刚开始认识工具，进入到进化的里程碑。同样的黑石还在宇宙多处出现，它们矗立在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。现在的时间是2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展了一项木星登陆计划。飞船上有冬眠的三名宇航员、船长波曼（科尔·杜利 饰）、飞行员富兰克（加里·洛克伍德 饰），还有一部叫“HAL9000”的高智能电脑。HAL9000在宇宙飞行过程中发生错乱，令富兰克和三名冬眠人员相继丧命，只剩下波曼和这台电脑作战。从死亡线上回来的波曼一气之下关掉电脑系统，HAL9000彻底失效。现在，茫茫宇宙中只剩下他一人向木星进发。穿越瑰异壮观的星门，波曼仿佛去到一个奇特的时空，那里有人类无尽的生死轮回和宇宙的终极知识……