Planet Earth, Pleistocene, savanner fra det ekvatoriale Afrika.

En liten stamme av Pithecanthropus er på randen av utryddelse. Naturen ga dem ikke kraftige hoggormer, heller ikke skarpe klør eller raske ben, men glimt av bevissthet flimret i øynene. Sannsynligvis vakte disse egenskapene oppmerksomheten fra en høyt utviklet utenomjordisk sivilisasjon, som nøye dyrker Sinnets frø uansett hvor de kan bli funnet. Pithecanthropus blir eksperimentell i et stort romeksperiment.

En natt dukker det opp en blokk med helt gjennomsiktig materiale i en elvedal. I skumringen, når stammen kommer tilbake til hulene, lager en uvanlig stein plutselig en merkelig vibrerende lyd som tiltrekker seg Pithecanthropus som en magnet. I det tykende mørket, kommer krystallen til live, begynner å gløde, bisarre tegninger vises i sin dybde. Enchanted Pithecanthropus vet ikke at i løpet av disse øyeblikkene enheten undersøker hjernen deres, evaluerer deres evner, spår mulige retninger for evolusjon. Krystallen roper til seg selv den ene eller den andre, og de, i tillegg til viljen sin, gjør nye bevegelser: frekke fingre knytter en knute på jorden, lederen plukker opp en stein i hendene og prøver å treffe målet. Leksjonene fortsetter hver natt. Over året endrer stammens liv seg til anerkjennelse - nå kan Pithecanthropus bruke et sett med enkle verktøy, jakte på store dyr. Evig sult og frykt for rovdyr går tilbake i fortiden, det er tid for tanker og fantasi. Den mystiske monolitten forsvinner så plutselig som den dukket opp. Hans oppdrag er fullført - et dyr utstyrt med intelligens har dukket opp på jorden.

XXI århundre Amerikanske forskere finner på månen, allerede bebodd av menneskeheten, det første ubestridelige beviset på eksistensen av en utenomjordisk sivilisasjon.

Som styrelederen for Nasjonalt råd for astronautikk presset til månen finner ut, har magnetisk rekognosering oppdaget en kraftig forvrengning av magnetfeltet i nærheten av Tycho-krateret, og utgravninger i sentrum av anomalien har funnet en parallellpiped av ideelle proporsjoner fra ukjent på jorden ekstra tung svart materie på seks meters dyp. Det mest slående med dette funnet er dens alder: geologisk analyse antyder at monolitten ble begravet her for omtrent tre millioner år siden.

Når måneskinnet går opp og den svarte monolitten fanger en solstråle for første gang etter tre millioner års fengsel, høres et gjennomtrengende elektronisk rop i hodetelefonene til menneskene rundt. Dette signalet blir oppdaget av romskjermer og sonder, og den sentrale datamaskinen konkluderer etter behandlingen av informasjonen: en rettet energipuls, åpenbart av kunstig opprinnelse, styrtet fra overflaten av månen i retning av Saturn.

Alt dette er bare kjent for en håndfull mennesker, fordi konsekvensene av sjokket som menneskeheten uunngåelig vil måtte tåle er uforutsigbare.

Interplanetarisk rom. Discovery romskip. De første månedene av flyreisen går i rolig ro. To våkne besetningsmedlemmer - Frank Poole og David Bowman - er daglig på vakt. De tre andre er fordypet i en kunstig hypotermisk drøm, hvorfra de først vil bli vekket når Discovery kommer inn i bane rundt Saturn. Bare disse tre personene kjenner det sanne formålet med ekspedisjonen - en mulig kontakt med utenomjordisk sivilisasjon, mens Poole og Bowman vurderer å fly en normal forskningstur. De som forberedte ekspedisjonen bestemte at det var nødvendig for nasjonens sikkerhet og interesser.

Faktisk er skipet ikke kontrollert av mennesker, men av det sjette besetningsmedlemmet, Eal - Discovery hjernen og nervesystemet, en heuristisk programmert algoritmisk datamaskin. Eal skapt gjennom en prosess som ligner på utviklingen av den menneskelige hjernen kan med rette kalles en virkelig tenkemaskin, og den snakker til mennesker på et ekte, figurativt menneskespråk. Alle evnene til EAL er rettet mot å oppfylle det gitte ekspedisjonsprogrammet, men motsetningen mellom målet og behovet for å skjule det for medmennesker ødelegger gradvis integriteten til hans "psyke". Maskinen begynner å gjøre feil, og til slutt setter en krise inn: å høre astronauter snakke med Jorden om behovet for å slå av EAL og overføre kontrollen til Senteret, han tar den eneste mulige avgjørelsen: å bli kvitt mennesker og fullføre ekspedisjonen på egen hånd. Han imiterer en antenneulykke, og når Frank Pool går ut i verdensrommet for å erstatte blokka, dreper EAL ham: en jetkapsel-jolle i full fart flyr til astronauten. Og i neste øyeblikk ser den forbløffe Bowman på skjermen at båten forlater skipet og drar liket til en avdød venn sammen med den på sikkerhetskabelen. Frank Poole, den første av folket, vil dra til Saturn.

Bowman prøver å vekke en av de sovende menneskene, men han hører en lyd som får hjertet hans til å bli kaldt: dørene til den ytre luken åpnes og luften fra skipet suser ut i verdensrommet. Han klarer å rømme i et akuttkammer, ta på en romdrakt og koble fra de høyere sentrene i den elektroniske hjernen. Han forblir alene i millioner av kilometer fra Jorden. Men skipets motorer og navigasjonssystemer er i god stand, kommunikasjonen med jorden har blitt gjenopprettet, og nødforsyningen av oksygen vil vare i flere måneder. Ekspedisjonen fortsetter, og Bowman, som nå er klar over sitt endelige mål, når den gigantiske døde Saturn. Han ble beordret til å starte kartleggingen av systemet fra den åttende satellitten til Saturn, Iapetus. Hele overflaten til Iapetus, blottet for atmosfære, er svart, som minner om trekull i strukturen - bortsett fra et hvitt platå med en påfallende regelmessig oval form med et svart merke i sentrum, som viser seg å være nøyaktig den samme svarte monolitten som på Månen, bare gigantiske størrelser.

Eksperimentet, som ble startet for tre millioner år siden, er avsluttet. Monolitten i Iapetus - Guardian of the Stargate - ble installert av de samme skapningene, som overhodet ikke var som mennesker, som sendte en mystisk krystall til jorden og begravde en svart blokk på månen. Deres innsats var ikke forgjeves: Jorden ga virkelig opphav til fornuft, i stand til å nå andre planeter, og signalet fra månemonolitten, som sendte nyheter til Iapet, var en bekreftelse på dette.

David Bowman bestemmer seg for å sitte på Iapetus i en kapsel, og hennes tilnærming vekker styrkene i Stargate. Oversiden av den svarte monolitten går plutselig dypere, kapselen begynner å falle i den bunnløse akselen. Dette åpnet Stargate.

Tiden stopper - klokken slutter å telle sekunder - men persepsjon og bevissthet fortsetter å virke. Bowman ser de svarte veggene i “gruven”, og i lumen til et utall stjerner ”spredt” fra sentrum. Han innser at med tid og rom skjer det noe som er utilgjengelig for hans forståelse, men ikke føler frykt, og føler at han er under beskyttelse av en uendelig kraftig grunn. Til slutt befinner han seg hundrevis av lysår fra Jorden. Kapselen strever etter en gigantisk rød stjerne, inn i flammenes verden, men når reisen avsluttes, tror Bowman at han er gal - han er på et vanlig jordisk hotell. Først etter litt tid innser han at alt dette er en dekorasjon laget av vertskapet for en gjest på en TV-film for to år siden. Bowman legger seg og sovner - for siste gang i livet. Det smelter sammen med det kosmiske sinnet, mister sin fysiske kropp, tilegner seg evnen til å bevege seg i tid og rom ved hjelp av tanker, og redder hjemmeplaneten fra en forestående atomkatastrofe.