Africa di tre milioni di anni fa: un gruppo di ominidi, guidati da un capo, sopravvive a fatica in un ambiente arido e ostile; un giorno davanti alla loro grotta appare misteriosamente un grande monolito nero; gli ominidi venendo a contatto col monolito imparano a usare strumenti, a uccidere animali per cibarsene e ad uccidere altri ominidi per conquistarne il territorio.2001: il dott. Heywood Floyd è chiamato in missione su una base lunare dove è stato scoperto un grande monolito nero sotterrato ad arte in tempi remoti. Floyd è accompagnato a vedere lo scavo con il monolito ancora nel buio della notte lunare. Proprio mentre Floyd e gli altri stanno fotografando il monolito il primo raggio di sole del giorno lunare illumina il monolito che rivede così la luce dopo millenni di oscurità e immediatamente emette un forte segnale in direzione di Giove.Un gruppo di cinque astronauti, di cui tre in stato di ibernazione, sono in volo a bordo dell'astronave Discovery diretta verso Giove, governata da un supercomputer, HAL 9000, dotato di una sofisticata intelligenza artificiale che lo rende valido interlocutore degli esseri umani a bordo...