Alle origini dell'uomo, quando le scimmie erano ancora scimmie, un misterioso monolito compare sulla Terra. La sua presenza attiva l'intelligenza dei primati che comprendono l'uso delle ossa degli animali uccisi quali prolungamenti delle loro braccia. 2001. Sulla Luna, in prossimità del cratere Tyco, è stato trovato un monolito la cui esistenza viene tenuta sotto il massimo segreto. Il monolito improvvisamente lancia un segnale indirizzato verso il pianeta Giove. Diciotto mesi dopo l'astronave Discovery si dirige verso il pianeta. A bordo si trovano due astronauti, Frank e David, tre ricercatori ibernati e il computer della nuova generazione, HAL 9000, in grado di controllare il funzionameto di tutta l'astronave, nonché di dialogare con gli astronauti. L'infallibile computer segnala un guasto in uno degli elementi esterni dell'astronave ma il pezzo, sottoposto a numerosi test, risulta essere in ottime condizioni di funzionamento. I due astronauti debbono arrendersi al fatto che HAL ha sbagliato e decidono di disattivarlo. Hal fa allora in modo che il pezzo venga rimesso al suo posto e trancia il tubo dell'ossigeno di Frank. Quando David, uscito per recuperare il cadavere del compagno, tenta di rientrare....