Na počátku nového století startuje z Země raketa směřující k Saturnu s ambiciózním úkolem. O skutečném cíli mise však nevědí ani dva piloti na palubě. Toto klíčové tajemství znají pouze tři vědci, kteří jsou v hlubokém umělém spánku, a HAL 9000 – šestý člen posádky, nejmodernější počítač a v podstatě nejodpovědnější člen celé expedice. Původně idylická cesta vesmírem se však brzy promění v dramatickou situaci.
O více než století později se inženýr Morgan potýká s naléhavým problémem: jak nahradit drahé a ekologicky zatěžující rakety v době neustále rostoucí kosmické dopravy. Řešení přichází s využitím pokročilých technologií, které umožňují uskutečnit starý sen sovětského vědce z 60. let – kosmický výtah, symbolický „žebřík do nebe“. Konstrukce tohoto projektu však přináší konstruktérovi překážky nejen technické povahy.