Planeta Tierra, Pleistoceno, sabanas del África ecuatorial.
Una pequeña tribu de Pithecanthropus está al borde de la extinción. La naturaleza no los dotó de poderosos colmillos, ni garras afiladas, ni piernas rápidas, sino destellos de conciencia parpadeando en sus ojos. Probablemente sean estas cualidades las que atrajeron la atención de algunas civilizaciones extraterrestres altamente desarrolladas, que cultivan cuidadosamente las semillas de la Mente donde sea que se encuentren. Pithecanthropus se vuelve experimental en un gran experimento espacial.
Una noche aparece un bloque de material completamente transparente en el valle de un río. Al anochecer, cuando la tribu regresa a las cuevas, una piedra inusual de repente emite un extraño sonido vibratorio que atrae a Pithecanthropus como un imán. En la espesa oscuridad, el cristal cobra vida, comienza a brillar, aparecen extraños dibujos en sus profundidades. Pithecanthropus encantado no sabe que durante estos momentos el dispositivo examina su cerebro, evalúa sus habilidades, predice posibles direcciones de evolución. El cristal se llama a sí mismo uno u otro, y ellos, además de su voluntad, hacen nuevos movimientos: dedos traviesos atan el primer nudo en la Tierra, el líder toma una piedra en sus manos e intenta dar en el blanco. Las lecciones continúan todas las noches. A lo largo del año, la vida de la tribu cambia más allá del reconocimiento: ahora Pithecanthropus puede usar un conjunto de herramientas simples para cazar animales grandes. El hambre eterna y el miedo a los depredadores retroceden al pasado, hay tiempo para el trabajo del pensamiento y la imaginación. El misterioso monolito desaparece tan repentinamente como apareció. Su misión está cumplida: un animal dotado de inteligencia ha aparecido en la Tierra.
Siglo XXI Investigadores estadounidenses encuentran en la luna, ya habitada por la humanidad, la primera evidencia irrefutable de la existencia de una civilización extraterrestre.
Como el presidente del Consejo Nacional de Astronáutica llamó urgentemente a la luna, el reconocimiento magnético ha detectado una poderosa distorsión del campo magnético en las proximidades del cráter Tycho, y las excavaciones en el centro de la anomalía han encontrado un paralelepípedo de proporciones ideales de materia negra de alta resistencia desconocida a una profundidad de seis metros. Lo más sorprendente de este hallazgo es su antigüedad: el análisis geológico sugiere que el monolito fue enterrado aquí hace unos tres millones de años.
Cuando amanece y el monolito negro capta un rayo de sol por primera vez después de tres millones de años de prisión, se escucha un agudo grito electrónico en los auriculares de las personas que lo rodean. Esta señal es detectada por monitores y sondas espaciales, y la computadora central, después de procesar la información, concluye: un pulso de energía dirigida, obviamente de origen artificial, precipitado desde la superficie de la luna en dirección a Saturno.
Todo esto es conocido solo por un puñado de personas, ya que las consecuencias del impacto que la humanidad inevitablemente tendrá que soportar son impredecibles.
Espacio interplanetario. Nave espacial de descubrimiento. Los primeros meses del vuelo pasan en calma serena. Dos miembros de la tripulación despiertos, Frank Poole y David Bowman, están de guardia todos los días. Los otros tres están inmersos en un sueño hipotérmico artificial, del cual solo serán despertados cuando el Descubrimiento entre en la órbita de Saturno. Solo estos tres son conscientes del verdadero propósito de la expedición: un posible contacto con la civilización extraterrestre, mientras que Poole y Bowman consideran volar un viaje de investigación regular. Los que prepararon la expedición decidieron que era necesario para la Seguridad e Intereses de la nación.
De hecho, el barco no está controlado por personas, sino por el sexto miembro de la tripulación, Eal, el cerebro y el sistema nervioso Discovery, una computadora algorítmica programada heurísticamente. Eal creado a través de un proceso similar al desarrollo del cerebro humano puede llamarse correctamente una máquina verdaderamente pensante, y habla a las personas en un lenguaje humano real y figurado. Todas las capacidades del EAL están destinadas a cumplir el programa dado de la expedición, pero la contradicción entre el objetivo y la necesidad de ocultarlo de los demás seres humanos destruye gradualmente la integridad de su "psique". La máquina comienza a cometer errores y finalmente se produce una crisis: al escuchar a los astronautas hablar con la Tierra sobre la necesidad de apagar el EAL y transferir el control al Centro, toma la única decisión posible: deshacerse de las personas y completar la expedición por su cuenta. Imita un accidente de antena, y cuando Frank Pool sale al espacio exterior para reemplazar el bloque, el EAL lo mata: un bote-cápsula a toda velocidad vuela hacia el astronauta. Y al momento siguiente, el aturdido Bowman ve en la pantalla que el bote está abandonando el barco, arrastrando el cuerpo de un amigo fallecido junto con él en el cable de seguridad. Frank Poole, el primero de la gente irá a Saturno.
Bowman está tratando de despertar a una de las personas dormidas, pero escucha un sonido que hace que su corazón se enfríe: las puertas de la escotilla exterior se abren y el aire del barco se precipita hacia el abismo del espacio. Se las arregla para escapar en una cámara de emergencia, ponerse un traje espacial y desconectar los centros superiores del cerebro electrónico. Permanece solo a millones de kilómetros de la Tierra. Pero los motores y los sistemas de navegación de la nave están en buenas condiciones, se han restablecido las comunicaciones con la Tierra y el suministro de oxígeno de emergencia durará meses. La expedición continúa, y Bowman, que ahora es consciente de su objetivo final, alcanza a Saturno, el gigante muerto. Se le ordenó comenzar el estudio del sistema desde el octavo satélite de Saturno, Jápeto. Toda la superficie de Jápeto, desprovista de atmósfera, es negra, que recuerda al carbón en su estructura: además de la meseta blanca, tiene una forma ovalada sorprendentemente regular con una marca negra en el centro, que resulta ser exactamente el mismo monolito negro que en La luna, solo tamaños gigantes.
El experimento, iniciado hace tres millones de años, ha finalizado. El monolito en Iapetus, el Guardián del Stargate, fue instalado por las mismas criaturas, que no se parecían en absoluto a los humanos, que enviaron un misterioso cristal a la Tierra y enterraron un bloque negro en la Luna. Sus esfuerzos no fueron en vano: la Tierra realmente dio lugar a la Razón, capaz de alcanzar otros planetas, y la señal del monolito lunar, que envió noticias a Iapet, fue la confirmación de esto.
David Bowman decide sentarse en Iapetus en una cápsula, y su enfoque despierta las fuerzas contenidas en Stargate. La cara superior del monolito negro de repente se profundiza, la cápsula comienza a caer en el eje sin fondo. Esto abrió el Stargate.
El tiempo se detiene, el reloj deja de contar segundos, pero la percepción y la conciencia continúan funcionando. Bowman ve las paredes negras de la "mina", y en la luz de una miríada de estrellas "dispersándose" desde el centro. Se da cuenta de que con el tiempo y el espacio está sucediendo algo que es inaccesible para su comprensión, pero no siente miedo, siente que está bajo la protección de una Razón infinitamente poderosa. Al final, se encuentra a cientos de años luz de la Tierra. La cápsula se esfuerza por una estrella roja gigante, en el reino de las llamas, pero cuando el viaje termina, Bowman cree que está loco, está en un hotel terrenal ordinario. Solo después de un tiempo, se da cuenta de que todo esto es una decoración hecha por los anfitriones para el invitado en la película de televisión hace dos años. Bowman se acuesta y se duerme, por última vez en su vida. Se fusiona con la mente cósmica, pierde su cuerpo físico, adquiere la capacidad de moverse en el tiempo y el espacio con la ayuda del pensamiento, y salva al planeta de un inminente desastre nuclear.
