Действие фильма происходит спустя девять лет после событий предыдущей картины. Космический корабль "Алексей Леонов" с советско-американским экипажем на борту отправляется на Юпитер, чтобы разгадать тайну оставленного на орбите корабля-первопроходца "Дискавери". Для этого командиру и членам звездного экипажа предстоитвновь активировать выведенный из строя компьютерный мозг HAL-9000, который явился одной из причин провала первой экспедиции. Итак, год 2010. Самое время узнать, что мы не одни во Вселенной...