cetiri miliona godina pre Hrista, majmuni na Zemlji pronalaze neobicni crni monolit. Uskoro jedan od majmuna uzima kost mrtve životinje i koristi ga kao alat, ali i oružje. Evolucija coveka može zapoceti. Dve hiljade godina nakon Hrista, naucnici pronalaze još jedan monolit u krateru Klavijus, americkoj teritori na Mesecu. Monolit odašilje neobicne radiotalase prema Jupiteru. Osamnaest meseci kasnije, svemirski brod Diskoveri poslat je na Jupiter da prati signal i otkrije mu uzrok. U 2000. godini, putovanje svemirom vec je normalna stvar i vrše ga obicne avio kompanije (npr. Pan Amerikan). Glavni problem pri ovakvim putovanjima je nedostatak gravitacije. Zbog toga su odeca, obuca, hrana, pa cak i toalet prilagoceni novim uslovima. Naucnici pronalaze monolit na Mesecu, ali ne znaju mu svrhu niti ko ga je postavio, a kamoli zašto šalje radio signal prema Jupiteru. 2001. godine letelica Diskoveri sa pet, tj. šest clanova posade, poslata je prema Jupiteru kako bi otkrila uzrok i svrhu signala s Meseca. Posadu cine dr. Frank Polman (Gary Lockwood) i dr. Dejv Bouvman (Kier Dullea) a tri clana posade u stanju su hibernacije kako bi se uštedelo na hrani i njihovoj energiji. Rad njihovih organa nadgleda H.A.L. 9000 (ili jednostavno Hal), šesti clan posade. Hal (glas daje Douglas Rain) je ultraracunar koji je u stanju da reprodukuje i obavlja vecinu funkcija ljudskog mozga, ali puno brže i sofisticiranije. Nepogrešiv je i ujedno najvažniji faktor cele misije. Za vreme razgovora s dr. Bouvmanom, Hal uocava grešku na spoljnom delu letelice. Nakon inspekcije, Bouvman i Pol otkriju da je Hal pogrešio i posumnjaju u njegove namjere. Za jednog od njih ovo putovanje biti ce poslednje...