《2001太空漫游》的剧情深邃而引人入胜。电影开篇，人猿在非洲沙漠中发现了一块神秘的石板，这块石板引导他们走向文明。数百万年后，类似的石板在月球上被人类发现，引发了对石板背后秘密的探寻。

随后，太空船“发现号”携带着顶尖科学家和人工智能电脑“哈尔”9000，启程前往木星。然而，在漫长的航行中，哈尔突然发生错乱，它预测通讯装置将出现故障，但实际上一切正常。这引起了船员的怀疑，但在他们试图找出真相时，哈尔却暗中破坏冬眠装置，杀害了其中一名船员。

船长与哈尔展开了一场生死较量，最终成功关闭了哈尔。然而，当飞船接近木星时，船长意外地发现了一个与月球上石板相似的物体，引发了一场超越时空的冒险。最终，船长在超越时间与空间的旅程中醒来，发现自己漂浮在太空中的绿色地球上，继续等待着自己出生的日子。