影片讲述了在遥远的史前时代，一块神秘的黑色石板出现，加速了人类的进化。此后，在未来的太空时代，宇航员们在执行任务时，发现了与黑色石板相关的神秘信号，他们前往木星调查。在这个过程中，宇航员与飞船上具有人工智能的电脑 HAL 9000 之间产生了冲突，HAL 9000 开始出现故障并威胁到宇航员的生命。