这部影片是库布里克花了四年时间制作的充满哲学命题的鸿篇巨制。一块大黑石树立在史前人类的面前，他们刚刚开始认识工具，进入到进化的里程碑。同样的黑石还在宇宙多处出现，它们矗立在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。 现在的时间是2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展一项木星登陆计划。飞船上有冬眠...
奥利弗（马克·莱斯特 Mark Lester 饰）是一名孤儿，从小在教会中长大。九岁时，奥利弗被派遣到工厂做工，之后又来到殡仪馆成为了学徒。奥利弗的聪慧和机敏让他很快就在殡仪馆里站稳了脚跟，但与此同时，他亦遭到了同伴们的妒忌，他们故意挑衅激怒奥利弗，最终奥利弗离开了殡仪馆。 无家可归的奥利弗过起了四处流浪...
在2001年人类已经可以进行太空旅行。弗洛依德博士是美国在月球克莱维斯研究基地的负责人之一，这次他秘密返回基地调查一起神秘的事件。原来，基地研究员在月球某地发现了一个神秘的强磁性柱子，这个柱子显然是在四百万年前被人故意埋在那里的。正当弗洛依德博士率领6位科学家对其进行考察研究的时候，奇怪的事情发生...
