Píše se rok 2061 a do nitra Sluneční soustavy se na své osamělé pouti vesmírem opět blíží Halleyova kometa. Je to také rok, kdy se doktor Heywood Floyd vydává zpět do vesmíru, aby se ve svých sto tři letech opět střetl s mimozemskými monolity. Jeho jedinou šancí na přežití jsou transformované formy Davea Bowmana a počítače Hala, ovšem jen pokud se i oni mezitím neproměnili na dokonalé cizí entity.