Lontano nella storia, quando le scimmie sanno ancora cibarsi solo di piante, compare all’improvviso un monolite nero. Le scimmie imparano l’uso delle ossa degli animali uccisi e il monolite scompare. Il capitano Floyd viaggia verso la Luna dove, in un cratere, rinviene un misterioso monolite che emette un intenso segnale verso Giove. Tempo dopo l’astronave Discovery è in viaggio verso Giove quando il potente computer di bordo Hal 9000 mostra segni di malfunzionamento: l’astronauta Dave disattiva il computer e viene a conoscenza del mistero del monolite. Giunto su Giove, Dave scopre un monolite ancora più grande, vi si avvicina e, con una delle scene più celebri di tutta la storia del cinema, viene accelerato nel cosmo e si ritrova invecchiato in una stanza bianca. Avvolto dalla luce, vede il monolite appena prima di morire, quindi rinasce a nuova vita e - bambino - muove verso la Terra.
Tratto da un racconto di Arthur C. Clarke, 2001: Odissea nello spazio racchiude anche nel titolo omerico l'importanza dell'archetipo del viaggio. Di viaggio si può parlare in vari modi: viaggi nello spazio, nel tempo, per scoprire e per conoscere, per colonizzare. E, come nel film, si può parlare di viaggio come paradigma dell'evoluzione dell'uomo il cui percorso è scandito dal grande monolite che segna le tappe della conoscenza.
Ogni approdo è un'evoluzione dell'uomo nei confronti del tempo, dello spazio, della tecnologia. Ma poi la tecnologia prende il sopravvento e il monolite segna l'ultimo passaggio a una nuova era. E, nello stile che ha reso grande Kubrick, questo non avviene attraverso un racconto lineare ma viene evocato attraverso le immagini per far sì che "il contenuto emotivo del film penetri direttamente nell'inconscio".
Mirabile fusione di immagini e musica, il film è a giusta ragione ritenuto uno dei più grandi capolavori della storia del cinema.