Gizemli bir monolit, Ay'ın yüzeyinde gömülü halde bulunduğunda, bilim insanları büyük bir şaşkınlıkla bu monolitin en azından 3 milyon yıllık olduğunu keşfederler. Daha da hayret verici olan, ortaya çıkarıldıktan sonra monolitin Satürn'e doğru güçlü bir sinyal göndermesidir. Bu sinyalin kaynağını öğrenmek için Discovery yola çıkar. Discovery'nin tayfası en iyinin iyisidir ve yanlarında, onlara destek olması için bilinç sahibi süper bilgisayar HAL 9000 de vardır. Fakat Hal'ın programlaması insan zihnine biraz fazla benzemekte ve Discovery'nin her bir parçasının kontrolünü elinde bulundurmaktadır. Monolitin peşinden gitmek istiyorlarsa, bu psikotik bilgisayarla başa çıkmak zorundadırlar.