自《2001太空漫游》发布后的第九年，弗洛伊德博士（由罗伊·谢德饰演），曾任国家航天委员会主席，加入了美国和苏联的合作计划，并同行于搭载着柯博博士（约翰·利思戈饰），负责‘发现’号太空站的设计工作；琴达博士（鲍勃·巴拉班饰），则是制造哈雷9000计算机的大脑。他们搭乘着‘发现’号宇宙飞船接近木星，并停靠在一艘位于木星附近的苏联太空站里，准备联手俄罗斯宇航员卡拉波夫斯卡娅（海伦·米伦饰）等人员展开调查：之前发生的事件原因、解密土卫六上的奇异石头隐藏的真相，还有揭开神秘失踪的戴维·布鲁姆（凯尔·杜拉饰）下落的实际状况。正当任务进展过半之际，因双方关系紧张而逐渐发展成了一场潜在的军事冲突阶段，令人惊讶的是——戴维·布鲁姆突然现身，并向弗洛伊德博士发出了诡异信息。这部电影根据亚瑟·克拉克的小说《2010太空漫游》改编，曾获得第59届奥斯卡奖五项提名包括最佳艺术指导—布景设计、最佳服装设计、最佳视觉效果摄影、最佳化妆造型和最佳音响。