Planet Earth, pleistocene, päiväntasaajan Afrikan savannit.
Pieni Pithecanthropus-heimo on sukupuuttoon. Luonto ei antanut heille voimakkaita paukkoja, teräviä kynsiä eikä nopeita jalkoja, vaan heidän silmissään välähti tietoisuuden välähdys. Todennäköisesti nämä aivan ominaisuudet herättivät joidenkin erittäin kehittyneiden maan ulkopuolisten sivilisaatioiden huomion, jotka viljelevät mielen siemeniä huolellisesti missä vain löydetään. Pithecanthropusista tulee kokeellista suuressa avaruuskokeessa.
Yhtenä yönä joen laaksoon ilmestyy kokonaan läpinäkyvä materiaali. Hämärässä, kun heimo palaa luolaan, epätavallinen kivi antaa yhtäkkiä omituisen värähtelevän äänen, joka houkuttelee Pithecanthropusta kuten magneettia. Sakeutuvassa pimeydessä kide herää eloon, alkaa hehkua, sen syvyyteen ilmestyy outoja piirroksia. Lumottu Pithecanthropus ei tiedä, että näinä hetkinä laite tutkii heidän aivonsa, arvioi heidän kykyjään, ennakoi mahdollisia evoluutiosuuntia. Kristalli kutsuu itseään toiseen tai toiseen, ja he tekevät tahtonsa lisäksi uusia liikkeitä: tuhma sormet sitovat ensimmäisen solmun maan päällä, johtaja ottaa kiven käsiinsä ja yrittää lyödä maaliin. Oppitunnit jatkuvat joka ilta. Heimon elämä muuttuu vuoden kuluessa tuntemattomana - nyt Pithecanthropus voi käyttää joukko yksinkertaisia työkaluja, metsästää suuria eläimiä. Petoeläinten ikuinen nälkä ja pelko taantuvat menneisyyteen, ajattelun ja mielikuvituksen työlle on aikaa. Salaperäinen monoliitti katoaa yhtäkkiä kuin ilmestyi. Hänen tehtävänsä on suoritettu - älykkyydellä varustettu eläin on ilmestynyt maan päälle.
XXI luvulla Amerikkalaiset tutkijat löysivät ihmiskunnalla jo asutun kuun ensimmäiset kiistattomat todisteet maapallon ulkopuolisen sivilisaation olemassaolosta.
Kuten kiireellisesti Kuulle kutsutun astronauttisten neuvostojen neuvoston puheenjohtaja toteaa, magneettinen tiedustelu on havainnut voimakkaan magneettikentän vääristymisen Tycho-kraatterin läheisyydessä, ja poikkeaman keskustassa tehdyt kaivaukset ovat löytäneet suuntaissivun halkaisijaltaan ihanteellisissa mittasuhteissa tuntemattomalle maapallolla erityisen raskaan mustan aineen kuuden metrin syvyydessä. Silmiinpistävin asia tässä löytössä on sen ikä: geologinen analyysi viittaa siihen, että monoliitti haudattiin tänne noin kolme miljoonaa vuotta sitten.
Kun kuuvalo valjetaan ja musta monoliitti havaitsee auringonsäteen ensimmäistä kertaa kolmen miljoonan vuoden vankeuden jälkeen, ympärillä seisovien ihmisten kuulokkeissa kuuluu lävistävä sähköinen itku. Avaruusmonitorit ja koettimet havaitsevat tämän signaalin, ja keskitietokone päättää tiedon käsittelyn jälkeen: suunnattu energiapulssi, joka on selvästi keinotekoista alkuperää, kiihtyi kuun pinnalta Saturnin suuntaan.
Kaikki tämä on tiedossa vain kouralliselle osalle, sillä ihmiskunnan väistämättä joutuvan sokin seuraukset ovat arvaamattomia.
Planeettien välinen tila. Discovery-avaruusalus. Lennon ensimmäiset kuukaudet kulkevat rauhallisesti. Kaksi hereillä olevaa miehistön jäsentä - Frank Poole ja David Bowman - ovat päivittäin vartioissa. Kolme muuta on upotettu keinotekoiseen hypotermiseen unelmaan, josta heidät vain herätetään, kun löytö tulee Saturnuksen kiertoradalle. Vain nämä kolme ovat tietoisia retkikunnan todellisesta tarkoituksesta - mahdollisesta yhteydestä maan ulkopuoliseen sivilisaatioon, kun taas Poole ja Bowman pitävät lentämistä normaalina tutkimusmatkana. Retkikunnan valmistelijat päättivät, että se oli välttämätön kansakunnan turvallisuuden ja etujen kannalta.
Itse asiassa ihmiset eivät hallitse alusta, vaan kuudes miehistön jäsen, Eal - Discovery-aivot ja hermosto, heuristisesti ohjelmoitu algoritminen tietokone. Eaalia, joka on luotu ihmisen aivojen kehityksen kaltaisen prosessin kautta, voidaan perustellusti kutsua todella ajattelevaksi koneeksi, ja se puhuu ihmisille oikealla, kuviollisella ihmisen kielellä. Kaikki EAL: n kyvyt on suunnattu retkikunnan annetun ohjelman toteuttamiseen, mutta tavoitteen ja sen piilottamisen tarpeiden välinen ristiriita tuhoaa vähitellen hänen ”psyykensä” koskemattomuuden. Kone alkaa tehdä virheitä, ja lopulta tapahtuu kriisi: Kuultuaan astronauttien puhuvan maan kanssa tarpeesta sammuttaa EAL ja siirtää ohjaus keskukseen, hän tekee ainoan mahdollisen päätöksen: päästä eroon ihmisistä ja suorittaa retkikunta yksin. Hän jäljittelee antenni-onnettomuutta, ja kun Frank Pool menee avaruuteen korvaamaan lohko, EAL tappaa hänet: Täysin nopeudella suoritettu suihkukapseli-lippu lentää astronauttiin. Ja seuraavana hetkeksi tainnutettu Bowman näkee ruudulla, että vene poistuu aluksesta, vetämällä kuolleen ystävän ruumiin ja sen mukana turvakaapeliin. Ensimmäinen ihmisistä Frank Poole menee Saturnukseen.
Bowman yrittää herättää yhtä nukkuvista ihmisistä, mutta hän kuulee äänen, joka saa hänen sydämensä kylmäksi: ulkoisen luukun ovet avautuvat ja ilma laivasta syöksyy avaruuden aukkoon. Hän onnistuu pakenemaan hätäkammiossa, pukeutumaan avaruuspukuun ja irrottamaan elektronisen aivojen korkeammat keskukset. Hän on yksin miljoonien kilometrien päässä maapallosta. Mutta laivan moottorit ja navigointijärjestelmät ovat täysin toimintakykyisiä, yhteys maan kanssa on palautettu ja hapen hätätoimitus kestää kuukausia. Retkikunta jatkuu, ja Bowman, joka on nyt tietoinen lopullisesta tavoitteestaan, saavuttaa jättiläinen kuollut Saturnus. Häntä käskettiin aloittamaan järjestelmän tutkiminen Saturnuksen kahdeksannesta satelliitista, Iapetusista. Koko Iapetuksen pinta ilman ilmapiiriä on musta, muistuttaa rakenteellisesti hiiltä - valkoisen tasangon lisäksi se on silmiinpistävän säännöllinen soikea, mustalla merkinnällä keskellä, joka osoittautuu täsmälleen samalta mustalta monoliitilta kuin päällä. Kuu, vain jättimäinen koko.
Kolme miljoonaa vuotta sitten aloitettu kokeilu on päättynyt. Iapetussa sijaitsevan monoliitin - Tähtiportin vartija - asenstivat samat olennot, jotka eivät olleet lainkaan ihmisiä. He lähettivät salaperäisen kristallin Maan päälle ja hautasivat mustan lohkon Kuulle. Heidän ponnistelunsa eivät olleet turhaan: maapallo todella aiheutti syyn, joka kykeni pääsemään muille planeetoille, ja Iapetiin uutisia lähettäneen kuutamonoliitin signaali oli vahvistus tästä.
David Bowman päättää istua Iapetuksella kapselissa, ja hänen lähestymisensä herättää Stargatessa olevat voimat. Musta monoliitin yläpinta menee yhtäkkiä syvälle, kapseli alkaa pudota pohjattomaan akseliin. Tämä avas Tähtiportin.
Aika pysähtyy - kello lakkaa laskemasta sekunteja - mutta havainto ja tietoisuus toimivat edelleen. Bowman näkee "kaivoksen" mustat seinät ja lukemattomien tähsien luumenissa, "jotka ovat sironnut" keskustasta. Hän tajuaa, että ajan ja tilan kanssa tapahtuu jotain, joka on hänen käsityksensä saavuttamaton, mutta hän ei tunne pelkoaan tunteessaan olevansa äärettömän voimakkaan mielen suojassa. Lopulta hän löytää itsensä satojen valovuosien päässä maasta. Kapseli pyrkii jättiläispunaiseen tähtiin, liekin valtakuntaan, mutta matkan päätyttyä Bowmanin mielestä hän on hullu - hän on tavallisessa maallisessa hotellissa. Vasta jonkin ajan kuluttua hän tajuaa, että tämä kaikki on koriste, jonka isännät ovat tehneet vieraalle televisioelokuvassa kaksi vuotta sitten. Bowman menee sänkyyn ja nukahtaa - viimeisen kerran elämässään. Se sulautuu kosmisen mielen kanssa, menettää fyysisen ruumiinsa, hankkii kyvyn liikkua ajassa ja tilassa ajatuksen avulla ja pelastaa kotiplaneetan lähestyvästä ydinonnettomuudesta.