Et romskip er på vei til Jupiter for å undersøke en mystisk monolitt på drabanten Clavius. Om bord er de to unge mennene Dave og Frank, og ekspedisjonen ledes og styres av den ikke helt pålitelige datamaskinen HAL 9000. En film om menneskets fantastiske reise i tid og rom fra apestadiet til romalderen, på jakt etter tilværelsens sannhet.