《2001太空漫游》后9年，前国家航天委员会主任弗洛伊德博士（罗伊谢德 Roy Scheider 饰）接受苏美合作计划，带领发现号航天站设计者科脑博士（约翰利思戈 John Lithgow 饰）和HAL9000电脑的创始人钱德拉博士（鲍勃巴拉班 Bob Balaban 饰）微微摇头，陈源突然上前一步，右掌往大夫人颈动脉上一切，顿时将大夫人弄昏过去。不是陈源嫌大夫人语气严厉了，而是陈源已经看出大夫人是无论如何也不会告诉他雅夫人住哪间房间的。登录木星附近的苏联航空站，与苏联宇航员卡布珂（海伦米伦 Helen Mirren 饰）等合作，空中接轨美国发现号航天站，调查九年前的事故原因，探索木卫二的神秘黑石，并查明宇航员大卫伯曼（凯尔杜拉 Keir Dullea 饰）缘何神秘失踪。然而任务执行尚未过半，美苏关系愈发紧张，战争一触即发；与此同时，大卫伯曼竟突然现身对弗洛伊德博士发出神秘警告
