这部影片是库布里克花了四年时间制作的充满哲学命题的鸿篇巨制。一块大黑石树立在史前人类的面前，他们刚刚开始认识工具，进入到进化的里程碑。同样的黑石还在宇宙多处出现，它们矗立在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。
现在的时间是2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展一项木星登陆计划。飞船上有冬眠的三名宇航员，大卫船长（凯尔·杜拉 Keir Dullea饰）、富兰克飞行员（加里·洛克伍德 Gary Lockwood饰），还有一部叫“HAL9000”的高智能电脑。HAL在宇宙飞行过程中发生错乱，令到富兰克和三名冬眠人员相继丧命，剩下波曼和这台电脑作战。
从死亡线上回来的大卫一气之下关掉主脑系统，HAL彻底失效。现在，茫茫宇宙中只剩大卫一人，向木星进发。穿越瑰异壮观的星门，大卫仿佛去到一个奇特的时空，那里有人类无尽的生死轮回和宇宙的终极知识…
影片花絮
奈杰尔·达文波特和马丁·鲍尔萨姆都曾为片中电脑哈尔配音。当时达文波特已经赶到片场，在镜头外念出哈尔的台词，但导演库布里克认为达文波特的英语口音不佳，几周后便解雇了他。一位助理导演曾想兼任此职，但伦敦口音过重。后来，鲍尔萨姆在纽约录制了哈尔的对白，但库布里克仍不满意，最终，道格拉斯·雷恩在影片后期制作期间重新录制了哈尔的所有台词。
在片中为任务控制配音的弗兰克·米勒是一名真正的美国空军指挥控制中心军官。
在库布里克最初接触科幻作家亚瑟·克拉克时，克拉克曾建议改编自己于1948年完成的短篇小说《哨兵》，最终，影片中只有在月球上的桥段是源自这部小说。
库布里克最初计划请阿历克斯·诺斯负责为本片配乐。但在影片拍摄期间，为了培养表演情绪，库布里克在片场放起了古典音乐，并且取得了很好的效果，随即，库布里克决定将古典音乐作为影片配乐。
为了加快影片情节发展的节奏，在纽约首映之后，库布里克剪掉了19分钟画面。
在片头场景中，除了两只小猩猩之外，所有的猿都是由演员扮演。
虽然影片上映时是宽银幕立体电影，但影片并非是由三部摄影机摄制而成，而是用一台装有70毫米胶片和变形镜头的摄影机拍摄完成的。
为了拍摄月球表面的场景，库布里克使用了数吨沙子，这些沙子都经过清洗和染色。
当时美国人工智能的领军人物马文·明斯克曾任本片顾问，在片场时差点被坠落的扳手砸死。
片中电脑哈尔在关机时唱的歌出自IBM7094，当时是1961年，是第一首由电脑唱出的歌。
在小说中，电脑哈尔的年龄只有4岁，在片中却有9岁。
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