Los doctores David Bowman y Frank Poole se encuentran a bordo del Discovery One con el objetivo de realizar una expedición a los confines del universo en busca de evidencias que confirmen que el ser humano no está solo. Les acompañan tres científicos en animación suspendida y HAL 9000, un ordenador excepcionalmente inteligente. Pero la misión se vuelve muy peligrosa cuando HAL empieza a fallar. ¿Se trata de un problema técnico? ¿O quizá Hal tiene voluntad propia? ¿Qué influencia ejerce el monolito? Con estas preguntas, surgen otras: ¿Cuál es nuestra esencia? ¿Qué lugar ocupamos en el cosmos? ¿Qué son el tiempo, la vida y la muerte?