本片讲述的是，为了解开神秘的石柱突然屹立于地面并攻击人的秘密，原子动力太空般帝斯卡巴里号出发飞往距离八亿公里远的木星。此宇宙飞船的成员包括波曼船长、布鲁飞行员及三个在圆筒内冬眠的队员等五人。途中电脑HAL发生错乱，破坏了冬眠装置，布鲁被诱出船外，于黑暗的太空中被杀，波曼船长则被困在母船中，与之展开生死格斗，结果人类终于获胜。不久宇宙飞船在进入木星的轨道后，因船长发现某地有与月球上的石柱一模一样的东西，就驶向它，却发生意外。当他醒来时，看见自已正和宇宙飞船在路易十六的寝室中。超越时间与空间，所有的一切东西都消失于白光之中后，飘浮在太空上的绿色地球，由一胎儿看守着，此胎儿正是波曼转世而成的，正继续等待着自己出生的日子。这部内容以不远的未来为背景，在广阔的宇宙空间中，人类将面对不可思议之事。
　　本片曾获得5项奥斯卡提名，其中包括最佳导演提名。但导演斯坦利·库伯力克的命运似乎总是如此，获得无数提名但永远也拿不到一个奥斯卡的大奖。该片在科幻片领域的重要性是其它任何一部影片都无法代替的，你看过该片后就明白为什么后来的科幻片里的飞船会是那样，为什么外星的表面总是砂石遍地。 该片绝对不是一部纯粹意义的科幻片，它带给我们的是对整个人类文明的深层次思考，告诉我们的是人类永恒的绝望，正因为有这样深邃的思想意义，也使得这部科幻片不像日后的《星球大战》那样广受欢迎。但是，它绝对是一个里程碑。