"2001: Odyssee im Weltraum" erzählt die Geschichte der Astronauten Dave Bowman (Dullea) und Frank Poole (Lockwood), die im Raumschiff "Discovery" ein Gebiet am Rande des Sonnensystem erforschen sollen. Zunächst verläuft das Unternehmen planmäßig, doch im Lauf der Zeit treten auf unerklärliche Weise immer gravierendere Probleme auf. Der hoch spezialisierte Bordcomputer HAL-9000 stellt den eigentlichen Anlass der Mission infrage und sabotiert offenbar den Auftrag der Besatzung, die er doch unterstützen soll. Damit gefährdet er nicht nur das Unternehmen, sondern auch das Leben aller Besatzungsmitglieder.
Es beginnt als eine Art Abenteuer - doch dann entwickelt es sich zu einem Abenteuer ganz anderer Art, das uns nicht nur in die unbekannten Tiefen des Raumes entführt, sondern zum Ursprung des Lebens selbst...