Действие происходит через девять лет позже событий предыдущей картины. Космический корабль «Алексей Леонов» с советско-заокеанским экипажем на борту отправляется на Юпитер, дабы разгадать тайну оставленного на орбите корабля-первопроходца «Дискавери».Для этого начальнику и членам звездного экипажа предстоит опять активировать выведенный из строя компьютерный мозг HAL-9000, тот, что явился одной из причин провала первой экспедиции.