Planeta Terra, Pleistoceno, savanas da África equatorial.

Uma pequena tribo de Pithecanthropus está à beira da extinção. A natureza não lhes dera presas poderosas, nem garras afiadas, nem pernas rápidas, mas vislumbres de consciência cintilavam em seus olhos. Provavelmente são essas qualidades que atraíram a atenção de alguma civilização extraterrestre altamente desenvolvida, que cultiva cuidadosamente as sementes da Mente, onde quer que possam ser encontradas. O pitecantropo se torna experimental em um grande experimento espacial.

Uma noite, um bloco de material completamente transparente aparece em um vale do rio. Ao anoitecer, quando a tribo retorna às cavernas, uma pedra incomum repentinamente produz um som vibrante estranho que atrai o Pithecanthropus como um ímã. Na escuridão espessa, o cristal ganha vida, começa a brilhar, desenhos bizarros aparecem em suas profundezas. O Pithecanthropus encantado não sabe que durante esses momentos o dispositivo examina seu cérebro, avalia suas habilidades, prediz possíveis direções da evolução. O cristal chama a si próprio um ou outro, e eles, além de sua vontade, fazem novos movimentos: dedos travessos dão o primeiro nó na Terra, o líder pega uma pedra nas mãos e tenta acertar o alvo. As aulas continuam todas as noites. Ao longo do ano, a vida da tribo muda além do reconhecimento - agora o Pithecanthropus pode usar um conjunto de ferramentas simples, caçar grandes animais. A fome eterna e o medo de predadores retrocedem ao passado, há tempo para o trabalho do pensamento e da imaginação. O monólito misterioso desaparece tão de repente quanto apareceu. Sua missão está cumprida - um animal dotado de inteligência apareceu na Terra.

Século XXI Pesquisadores americanos encontram na lua, já habitada pela humanidade, a primeira evidência irrefutável da existência de uma civilização extraterrestre.

Como o presidente do Conselho Nacional de Astronáutica chama urgentemente a Lua, o reconhecimento magnético detectou uma distorção poderosa do campo magnético nas proximidades da cratera Tycho, e escavações no centro da anomalia encontraram um paralelepípedo de proporções ideais de matéria negra extra pesada, desconhecida na Terra, a uma profundidade de seis metros. O mais impressionante dessa descoberta é a sua idade: a análise geológica sugere que o monólito foi enterrado aqui há cerca de três milhões de anos.

Quando o luar amanhece e o monólito preto capta um raio de sol pela primeira vez após três milhões de anos de prisão, um grito eletrônico penetrante é ouvido nos fones de ouvido das pessoas ao redor. Esse sinal é detectado pelos monitores e sondas espaciais, e o computador central, após processar as informações, conclui: um pulso de energia direcionada, obviamente de origem artificial, correu da superfície da lua na direção de Saturno.

Tudo isso é conhecido apenas por um punhado de pessoas, pois as conseqüências do choque que a humanidade inevitavelmente terá que suportar são imprevisíveis.

Espaço interplanetário. Nave espacial de descoberta. Os primeiros meses do voo passam em calma serena. Dois membros da tripulação acordados - Frank Poole e David Bowman - estão de guarda diariamente. Os outros três estão imersos em um sonho hipotérmico artificial, do qual só serão despertados quando a Descoberta entrar na órbita de Saturno. Somente essas três pessoas conhecem o verdadeiro objetivo da expedição - um possível contato com a civilização extraterrestre, enquanto Poole e Bowman consideram fazer uma viagem normal de pesquisa. Aqueles que prepararam a expedição decidiram que era necessário para a Segurança e Interesses da nação.

De fato, o navio não é controlado por pessoas, mas pelo sexto membro da tripulação, Eal - o cérebro e o sistema nervoso do Discovery, um computador algorítmico heuristicamente programado. Todos os seres criados através de um processo semelhante ao desenvolvimento do cérebro humano podem, com razão, ser chamados de máquinas verdadeiramente pensantes, e falam às pessoas em uma linguagem humana figurativa e real. Todas as capacidades da EAL visam cumprir o programa da expedição, mas a contradição entre a meta e a necessidade de ocultá-la de outros seres humanos está gradualmente destruindo a integridade de sua "psique". A máquina começa a cometer erros e finalmente surge uma crise: ouvindo os astronautas conversando com a Terra sobre a necessidade de desligar o EAL e transferir o controle para o Centro, ele toma a única decisão possível: livrar-se das pessoas e concluir a expedição por conta própria. Ele imita um acidente de antena e, quando Frank Poole entra no espaço sideral para substituir o bloco, a EAL o mata: um barco-cápsula a jato a toda velocidade voa para o astronauta. E no momento seguinte, o atordoado Bowman vê na tela que o barco está saindo do navio, arrastando o corpo de um amigo falecido junto com ele no cabo de segurança. Frank Poole, o primeiro do povo, irá a Saturno.

Bowman está tentando acordar uma das pessoas que dormem, mas ouve um som que faz seu coração esfriar: as portas da escotilha externa se abrem e o ar do navio corre para o abismo do espaço. Ele consegue escapar em uma câmara de emergência, vestir um traje espacial e desconectar os centros superiores do cérebro eletrônico. Ele permanece sozinho a milhões de quilômetros da Terra. Mas os motores e sistemas de navegação do navio estão em boas condições, as comunicações com a Terra foram restauradas e o suprimento de emergência de oxigênio durará meses. A expedição continua, e Bowman, que agora está ciente de seu objetivo final, chega ao gigante morto Saturno. Foi ordenado que ele iniciasse a pesquisa do sistema a partir do oitavo satélite de Saturno, Iapetus. Toda a superfície de Iapetus, desprovida de atmosfera, é negra, remanescente de carvão na estrutura - exceto por um platô branco de forma oval notavelmente regular com uma marca preta no centro, que acaba sendo exatamente o mesmo monólito preto que o A lua, apenas tamanhos gigantescos.

O experimento, iniciado três milhões de anos atrás, terminou. O monólito em Iapetus - o Guardião do Stargate - foi instalado pelas mesmas criaturas, que não eram como seres humanos, que enviaram um cristal misterioso para a Terra e enterraram um bloco preto na Lua. Seus esforços não foram em vão: a Terra realmente deu origem à Razão, capaz de alcançar outros planetas, e o sinal do monólito lunar, que enviou notícias a Iapet, foi a confirmação disso.

David Bowman decide sentar-se em Iapetus em uma cápsula, e sua abordagem desperta as forças contidas em Stargate. A face superior do monólito preto fica subitamente mais profunda, a cápsula começa a cair no eixo sem fundo. Isso abriu o Stargate.

O tempo para - o relógio para de contar segundos - mas a percepção e a consciência continuam a funcionar. Bowman vê as paredes negras da "mina" e no lúmen de uma miríade de estrelas "espalhando-se" do centro. Ele percebe que com o tempo e o espaço está acontecendo algo inacessível ao seu entendimento, mas que não sente medo, sentindo que está sob a proteção de uma Razão infinitamente poderosa. No final, ele se encontra centenas de anos-luz da Terra. A cápsula luta por uma estrela vermelha gigante, no reino das chamas, mas quando a jornada termina, Bowman acha que ele é louco - ele está em um hotel terrestre comum. Só depois de algum tempo, ele percebe que tudo isso é uma decoração feita pelos anfitriões para o convidado no filme de televisão dois anos atrás. Bowman vai para a cama e adormece - pela última vez em sua vida. Ele se funde com a mente cósmica, perdendo o corpo físico, adquire a capacidade de se mover no tempo e no espaço com a ajuda do pensamento e salva o planeta natal de um desastre nuclear iminente.