这部影片是库布里克花了四年时间制作的充满哲学命题的鸿篇巨制。一块大黑石树立在史前人类的面前，他们刚刚开始认识工具，进入到进化的里程碑。同样的黑石还在宇宙多处出现，它们矗立在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。 现在的时间是2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展一项木星登陆计划。飞船上有冬眠的三名宇航员，大卫船长（凯尔·杜拉 Keir Dullea饰）、富兰克飞行员（加里·洛克伍德 Gary Lockwood饰），还有一部叫“HAL9000”的高智能电脑。HAL在宇宙飞行过程中发生错乱，令到富兰克和三名冬眠人员相继丧命，剩下波曼和这台电脑作战。 从死亡线上回来的大卫一气之下关掉主脑系统，HAL彻底失效。现在，茫茫宇宙中只剩大卫一人，向木星进发。穿越瑰异壮观的星门，大卫仿佛去到一个奇特的时空，那里有人类无尽的生死轮回和宇宙的终极知识……
克里斯·埃文斯 斯嘉丽·约翰逊 塞巴斯蒂安·斯坦 安东尼·麦凯 海莉·阿特维尔 艾米丽·万凯普 罗伯特·雷德福 塞缪尔·杰克逊 寇碧·史莫德斯 卡兰·马尔韦 弗兰克·格里罗 斯坦·李 托比·琼斯 珍妮·艾加特 乔治·圣皮埃尔 盖瑞·山德林 阿兰·戴尔 黄经汉 阿德托库姆布斯·麦克马克 多米尼克·瑞恩斯
小罗伯特·唐尼 克里斯·埃文斯 斯嘉丽·约翰逊 克里斯·海姆斯沃斯 杰瑞米·雷纳 马克·鲁弗洛 塞缪尔·杰克逊 汤姆·希德勒斯顿 斯特兰·斯卡斯加德 寇碧·史莫德斯 克拉克·格雷格 保罗·贝坦尼 格温妮斯·帕特洛
汤姆·赫兰德 小罗伯特·唐尼 玛丽莎·托梅 迈克尔·基顿 雅各布·巴特朗 托尼·雷沃罗利 赞达亚 乔恩·费儒 亚伯拉罕·阿塔哈 劳拉·哈里尔 迈克尔·巴尔别里 罗根·马歇尔-格林 马丁·斯塔尔 唐纳德·格洛弗 汉尼拔·布勒斯 迈克尔·曼多 博基姆·伍德拜因 肯尼斯·崔 詹妮弗·康纳利 格温妮斯·帕特洛 克里斯·埃文斯
小罗伯特·唐尼 克里斯·海姆斯沃斯 克里斯·埃文斯 马克·鲁弗洛 乔什·布洛林 佐伊·索尔达娜 本尼迪克特·康伯巴奇 克里斯·帕拉特 汤姆·赫兰德 伊丽莎白·奥尔森 保罗·贝坦尼 斯嘉丽·约翰逊 查德维克·博斯曼 塞巴斯蒂安·斯坦 唐·钱德尔 汤姆·希德勒斯顿 安东尼·麦凯 本尼迪克特·王 戴夫·巴蒂斯塔 布莱德利·库珀 范·迪塞尔 凯伦·吉兰 利蒂希娅·赖特 庞·克莱门捷夫 凯莉·库恩 汤姆-沃恩-劳勒 海登·瓦尔希 迈克尔·詹姆斯·肖 泰瑞·诺塔里 本尼西奥·德尔·托罗 彼特·丁拉基 罗斯·马昆德 丹