Al terminar la Guerra Fría, un agente de la CIA convocado para llevar a cabo una nueva misión en la que debe colaborar con un agente de la KGB. Muy pronto los dos espías descubren que sus agencias han planeado algo mucho más peligroso que una simple colaboración...

Nueve años después de que la USS Discovery se perdiese en el espacio, una expedición conjunta de los Estados Unidos y la Unión Soviética es enviada a Júpiter para reactivar el ordenador Hal 9000, que dirigía la nave accidentada, y descubrir el problema que frustró la expedición del Discovery misión así como el significado de las últimas transmisiones de uno de los tripulantes. El doctor Floyd, jefe de la expedición, a su llegada a Júpiter se encuentra con el gran monolito negro que la primera misión pretendía investigar.