Nueve años despues de que la USS Discovery se perdiese en el espacio, se envia desde la Tierra una mision conjunta de los Estados Unidos y la Union Sovietica. Para ello viajan al planeta Jupiter, con el objetivo de reactivar al ordenador Hal 9000, que dirigia la nave accidentada, y descubrir asi que fue mal en la anterior mision, y el siginificado de las ultimas transmisiones de uno de los tripulantes. El doctor Floyd comanda la mision, que a su llegada a Jupiter se encontrara con el gran monolito negro que la primera mision pretendia investigar.