在2001年，Dave Bowman帶領(lǐng)的美國(guó)、蘇聯(lián)聯(lián)合考察隊(duì)登陸木星，去查明是否有什么強(qiáng)大的生物在木星上存在，因?yàn)樾陆谀拘歉浇l(fā)現(xiàn)的一塊神秘的黑色巨石令美國(guó)議員們忐忑不安。但考察隊(duì)一去不復(fù)返，只留下Dave Bowman最后的驚呼：上帝啊，這里全是星現(xiàn)在，2010年，十年前負(fù)責(zé)考察活動(dòng)的Heywood Floyd博士（Roy Scheider飾）將再赴火星。他和全體隊(duì)員的任務(wù)是，找到并修復(fù)當(dāng)年考察隊(duì)使用的HAL-9000電腦，以弄清十年前發(fā)生的事