《2001太空漫游》讲述了三个故事，简单说是讲述了一个人类探索太空以及机器背叛人类和幸存者求生的故事。具体详情如下：
1、2000年，科学家弗洛伊德博士前往人类的月球基地奉命调查不明物体黑石，在他们实地考察时，黑石突然发出了干扰的高频声波，调查计划失败。
2、18个月后，“发现一号”太空船再度向木星进发寻找黑石根源，飞行途中，具有人工智能、掌控整个飞船的电脑哈尔突然出现了错误预报，并精神错乱杀死了四名飞行员，和船长大卫展开了一场惊心动魄的人机大战。最终，哈尔被彻底关闭失效。
3、作为飞船上唯一的幸存者，大卫奉命继续飞往木星，在太空中他与黑石擦肩而过，瞬间进入了一个奇幻的时空隧道，当他醒来后黑石再次出现。