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? ¿Qué influencia ejerce el monolito? Con estas preguntas, surgen otras: ¿Qué esencia última nos rige? ¿Qué lugar ocupa el hombre en el complejo entramado del infinito, en el cosmos? ¿Qué es el tiempo, la vida, la muerte?