Капітани космічного корабля Дейв і Френк - герої пригодницької фантазії Стенлі Кубрика - разом зі своїм екіпажем і бортовим комп'ютером ХЕЛ-9000 вирушають в експедицію. Їхня мета з'ясувати, чому інопланетяни так пильно спостерігають за Землею, і знайти загадковий чорний моноліт. На Місяці виявляється камінь, що видає потужне випромінювання, а між людьми та комп'ютером починається боротьба за наступний крок в еволюції.

Цікаво, що абревіатура для імені HAL була обрана не випадково. Якщо кожну букву замінити на наступну за нею за алфавітом, вийде IBM. За попереднім задумом машина мусила говорити жіночим голосом.

Перші діалоги в картині глядач чує, тільки починаючи з 25 хвилини.

У процесі знімання режисер періодично звертався за консультаціями до фахівців НАСА. Згодом один із космічних зондів був названий на честь цієї картини.

Говорять, що Стенлі Кубрик хотів застрахуватися на той випадок, якщо позаземну цивілізацію відкриють до прем'єри фільму, проте страхова компанія йому в цьому відмовила.

Для озвучування сцени виходу у відкритий космос було використано звукозаписи зі справжнім диханням радянського космонавта Олексія Леонова, який першим в історії вийшов у відкритий космос.

У 1969 році картина була відзначена премією Оскар за Найкращі візуальні ефекти.