Dr. David Bowman, Jüpiter yolculuğuna çıkan bir astronottur. Dünya yörüngesindeki görevinde Frank Poole ile birlikte HAL 9000 adlı gemi bilgisayarını denetler. Ay’da bulunan siyah taş, insanları ve bilim insanlarını şaşırtır. Keir Dullea'nın oynadığı Dr. David Bowman, gemide HAL ile giderek daha soğuk bir ilişki kurar. Bilgisayar, mürettebatın planlarını takip etmeye başlar ve kontrolü elinde tutmak için adım atar. Frank Poole ve diğer ekip üyeleri tehlikeye girer. Bowman, tek başına kalınca Jüpiter’e doğru yoluna devam eder.