Planeet aarde, Pleistoceen, savannes van equatoriaal Afrika.

Een kleine stam van Pithecanthropus staat op het punt van uitsterven. De natuur schonk hen geen krachtige slagtanden, geen scherpe klauwen of snelle benen, maar flarden bewustzijn flikkerden in hun ogen. Het zijn waarschijnlijk deze eigenschappen die de aandacht hebben getrokken van een of andere hoogontwikkelde buitenaardse beschaving, die zorgvuldig de zaden van de geest cultiveert, waar ze ook te vinden zijn. Pithecanthropus wordt experimenteel in een groots ruimte-experiment.

Op een nacht verschijnt er een blok volledig transparant materiaal in een rivierdal. In de schemering, wanneer de stam terugkeert naar de grotten, maakt een ongewone steen plotseling een vreemd trillend geluid dat de Pithecanthropus als een magneet aantrekt. In de verdikkende duisternis komt het kristal tot leven, begint het te gloeien, verschijnen er bizarre tekeningen in de diepte. Enchanted Pithecanthropus weet niet dat het apparaat op deze momenten hun hersenen onderzoekt, hun capaciteiten evalueert, mogelijke evolutierichtingen voorspelt. Het kristal roept zichzelf het een of het ander aan en ze maken, naast hun wil, nieuwe bewegingen: ondeugende vingers leggen de eerste knoop op aarde, de leider pakt een steen in zijn handen en probeert het doelwit te raken. De lessen gaan elke avond door. In de loop van het jaar verandert het leven van de stam onherkenbaar - nu kan Pithecanthropus een reeks eenvoudige gereedschappen gebruiken om op grote dieren te jagen. Eeuwige honger en angst voor roofdieren verdwijnen in het verleden, er is tijd voor het werk van denken en verbeelding. De mysterieuze monoliet verdwijnt even plotseling als hij verscheen. Zijn missie is geslaagd: er is een dier met intelligentie op aarde verschenen.

Eenentwintigste eeuw Amerikaanse onderzoekers vinden op de maan, al bewoond door de mensheid, het eerste onweerlegbare bewijs van het bestaan ​​van een buitenaardse beschaving.

Zoals de voorzitter van de National Council on Astronautics dringend naar de maan heeft geroepen, heeft magnetische verkenning een krachtige vervorming van het magnetische veld in de buurt van de Tycho-krater ontdekt, en opgravingen in het centrum van de anomalie hebben een parallellepipedum van ideale verhoudingen gevonden van onbekende op aarde extra zware zwarte materie op een diepte van zes meter. Het meest opvallende aan deze vondst is de leeftijd: geologische analyse suggereert dat de monoliet hier ongeveer drie miljoen jaar geleden werd begraven.

Wanneer het maanlicht opkomt en de zwarte monoliet voor het eerst een zonnestraal vangt na drie miljoen jaar opsluiting, klinkt er een doordringende elektronische kreet in de koptelefoons van de mensen om hen heen. Dit signaal wordt gedetecteerd door ruimtemonitoren en sondes, en de centrale computer concludeert na verwerking van de informatie: een gerichte energiepuls, duidelijk van kunstmatige oorsprong, snelde van het maanoppervlak in de richting van Saturnus.

Dit alles is slechts bij een handvol mensen bekend, want de gevolgen van de schok die de mensheid onvermijdelijk zal moeten doorstaan, zijn onvoorspelbaar.

Interplanetaire ruimte. Discovery Ruimteschip. De eerste maanden van de vlucht verlopen in serene rust. Twee wakkere bemanningsleden - Frank Poole en David Bowman - hebben dagelijks de wacht. De andere drie zijn ondergedompeld in een kunstmatige hypothermische droom, waaruit ze pas zullen ontwaken wanneer de Ontdekking de baan van Saturnus binnengaat. Alleen deze drie mensen kennen het ware doel van de expeditie - een mogelijk contact met buitenaardse beschaving, terwijl Poole en Bowman een normale onderzoeksreis overwegen. Degenen die de expeditie hadden voorbereid, besloten dat het noodzakelijk was voor de veiligheid en belangen van de natie.

In feite wordt het schip niet bestuurd door mensen, maar door het zesde bemanningslid, Eal - de Discovery-hersenen en het zenuwstelsel, een heuristisch geprogrammeerde algoritmische computer. Eal gecreëerd door een proces vergelijkbaar met de ontwikkeling van het menselijk brein kan met recht een echt denkende machine worden genoemd, en het spreekt mensen aan in een echte, figuurlijke menselijke taal. Alle mogelijkheden van de EAL zijn gericht op het vervullen van het gegeven programma van de expeditie, maar de tegenstelling tussen het doel en de noodzaak om het voor medemensen te verbergen, vernietigt geleidelijk de integriteit van zijn 'psyche'. De machine begint fouten te maken en uiteindelijk breekt er een crisis aan: astronauten horen praten met de aarde over de noodzaak om de EAL uit te schakelen en de controle over te dragen aan het centrum, hij neemt de enige mogelijke beslissing: mensen van de hand doen en de expeditie alleen voltooien. Hij bootst een antenne-ongeluk na en wanneer Frank Pool de ruimte in gaat om het blok te vervangen, vermoordt de EAL hem: een jetcapsule-dinghy vliegt op volle snelheid naar de astronaut. En het volgende moment ziet de verbijsterde Bowman op het scherm dat de boot het schip verlaat, het lichaam van een overleden vriend meeslepend aan de veiligheidskabel. Frank Poole de eerste van de mensen gaat naar Saturnus.

Bowman probeert een van de slapende mensen wakker te maken, maar hij hoort een geluid dat zijn hart koud maakt: de deuren van het buitenluik gaan open en de lucht van het schip snelt de afgrond in. Hij weet te ontsnappen in een noodkamer, trekt een ruimtepak aan en ontkoppelt de hogere centra van het elektronische brein. Hij blijft alleen op miljoenen kilometers van de aarde. Maar de motoren en navigatiesystemen van het schip zijn in goede staat, de communicatie met de aarde is hersteld en de noodtoevoer van zuurstof zal maanden aanhouden. De expeditie gaat verder en Bowman, die zich nu bewust is van haar uiteindelijke doel, bereikt de gigantische dode Saturnus. Hij kreeg de opdracht om het systeem te onderzoeken vanaf de achtste satelliet van Saturnus, Iapetus. Het hele oppervlak van Iapetus, zonder atmosfeer, is zwart, doet denken aan houtskool in structuur - behalve een wit plateau met een opvallend regelmatige ovale vorm met een zwarte vlek in het midden, die precies dezelfde zwarte monoliet blijkt te zijn als op De maan, alleen gigantische afmetingen.

Het experiment, dat drie miljoen jaar geleden is begonnen, is beëindigd. De monoliet in Iapetus - de Bewaker van de Sterrenpoort - werd geïnstalleerd door dezelfde wezens, die helemaal niet op mensen leken, die een mysterieus kristal naar de aarde stuurden en een zwart blok op de maan begroeven. Hun inspanningen waren niet tevergeefs: de aarde veroorzaakte werkelijk de rede, die in staat was om andere planeten te bereiken, en het signaal van de maanmonoliet, die nieuws naar Iapet zond, bevestigde dit.

David Bowman besluit in een capsule op Iapetus te gaan zitten en haar aanpak wekt de krachten in Stargate. Het bovenvlak van de zwarte monoliet gaat plotseling dieper, de capsule begint in de bodemloze schacht te vallen. Dit opende de Sterrenpoort.

De tijd stopt - de klok stopt met tellen - maar perceptie en bewustzijn blijven werken. Bowman ziet de zwarte muren van de 'mijn' en in het lumen van een groot aantal sterren die zich vanuit het midden 'verspreiden'. Hij realiseert zich dat er met tijd en ruimte iets gebeurt dat ontoegankelijk is voor zijn begrip, maar geen angst voelt, omdat hij voelt dat hij onder de bescherming staat van een oneindig krachtige Geest. Uiteindelijk bevindt hij zich honderden lichtjaren verwijderd van de aarde. De capsule streeft naar een gigantische rode ster, in het rijk van de vlam, maar wanneer de reis eindigt, denkt Bowman dat hij gek is - hij zit in een gewoon aards hotel. Pas na enige tijd realiseert hij zich dat dit allemaal een versiering is die de gastheren twee jaar geleden hebben gemaakt voor de gast in de televisiefilm. Bowman gaat naar bed en valt in slaap - voor de laatste keer in zijn leven. Het versmelt met de kosmische geest, verliest het fysieke lichaam, verwerft het vermogen om met behulp van gedachten in tijd en ruimte te bewegen en redt de thuisplaneet van een dreigende nucleaire ramp.