本片是库布里克耗时四年制作的一部充满哲学命题的巨作。一块巨大的黑色石头矗立在史前人类面前，他们刚刚开始懂得使用工具，进入了进化的里程碑。同样的黑色石头至今还在宇宙的许多地方出现，它们屹立在月球上，漂浮在太空中，承载着某种神秘的意义。
时间来到2001年，人类为了寻找黑石的由来，启动了登陆木星的计划。飞船上有三名冬眠的宇航员，分别是船长大卫（凯尔·杜拉饰）、飞行员弗兰克（加里·洛克伍德饰），以及一台名为“HAL9000”的高智能电脑。HAL在太空飞行过程中陷入混乱，导致弗兰克和三名冬眠人员相继死亡，只剩下鲍曼一个人与电脑搏斗。
从死亡边缘回来的大卫一怒之下关闭了主脑系统，HAL彻底失效。如今，浩瀚宇宙中只剩下大卫一人，朝着木星而去。穿过气势磅礴的星门，大卫仿佛去到了一个陌生的时空，那里有人类无尽的生死轮回，有宇宙的终极认知……
