Juste avant le début de l’humanité, des primates se font attaquer par un groupe rival pour s’approprier un cours d’eau. Leur survie est en jeu. Mais, les victimes trouvent un curieux monolithe noir qui leur apporte un sentiment surprenant et violent. La tribu semble sous l'emprise de ce monolithe. Ce sentiment qui mêle haine et force, grandit au sein de la troupe et ces hommes préhistoriques découvrent comment les os peuvent devenir des armes: ils apprennent à tuer et partent à l’attaque contre leurs adversaires. Ils livrent un massacre mortel.

Quatre millions d’années plus tard, le Dr. Heywood Floyd enquête sur un monolithe noir qui transmet des signaux suspects vers Jupiter. Deux astronautes se dirigent donc vers Jupiter en ayant avec eux un ordinateur très intelligent qui est capable de parler. En route vers leur destination, l’ordinateur (qui est grandement similaire à un humain) démontre qu’il est inquiet. Cette mission est-elle dangereuse? Est-ce que le monolithe peut être en cause? Que trouveront-ils sur Jupiter ?