这是由库布里克制作的一部鸿篇巨制，充满哲学命题，花费四年制作。影片讲述了史前人类在认识工具，进入进化的里程碑上，一块大黑石出现在他们面前。宇宙中还出现了类似的黑石，它们出现在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。到了2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展了一项木星登陆计划。在飞船上有三名宇航员，分别为大卫船长（由凯尔·杜拉Keir Dullea饰演）、富兰克飞行员（由加里·洛克伍德Gary Lockwood饰演），还有一部名为“HAL9000”的高智能电脑。HAL在宇宙飞行过程中发生了错乱，导致富兰克和三名冬眠人员相继丧命，只剩下波曼和HAL进行一场对决。大卫从死亡线上回来后，一气之下关掉了主脑系统，HAL彻底失效。此时，茫茫宇宙中只剩下大卫一人，正向木星进发。在穿越奇特的星门时，大卫仿佛进入到一个奇特的时空，那里充满了人类无尽的生死轮回和宇宙的终极知识……