2001年，人类能够在太空旅行。弗洛伊德博士是美国月球克雷维斯研究基地的负责人之一。这一次，他秘密返回基地调查一个神秘事件。原来基地研究员在月球某处发现了一根神秘的强磁柱，显然是四百万年前被故意埋在那里的。就在弗洛伊德博士带领六位科学家调查研究它的时候，奇怪的事情发生了。

16个月后，美国用一艘巨大的宇宙飞船将五名科学家送上了木星。此行的目的是研究16个月前发生在月球上的“马蹄钩事件”。飞船的日常管理由HAL9000进行，这是一台从不出错、具有人类逻辑思维模式的超级计算机。飞船上，除了两个宇航员是飞行员，一直醒着做日常监控维护，另外三个测量方面的专家一直在冬眠。但无论是人类宇航员还是超级计算机都不知道，在这个看似平淡的旅程中，隐藏着致命的危险和不可告人的目的。