Pendant que la Terre est en proie à la menace nucléaire, un équipage de Russes et d’Américains tente de retrouver l’astronef de 2001 et le secret de HAL, l’ordinateur homicide... L’événement majeur qu’a constitué la sortie de 2001 L’Odyssée de l’Espace avec la musique majestueuse de Strauss "Ainsi parlait Zarathoustra" se poursuit avec 2010.

Aux temps préhistoriques, une petite tribu d’hommes‐singes installée au milieu de rochers arides lutte difficilement pour la vie. Un matin, ils trouvent devant eux une mystérieuse dalle noire monolithique. L’un des singes touche la pierre et apprend alors à se servir d’un os de quadrupède pour tuer ses ennemis. Quatre millions d’années plus tard, en 2001, un savant de l’espace, le Dr Heywood Floyd, débarque sur la lune pour examiner une dalle noire semblable à celle des singes, qui était enterrée sous la surface de l’astre. Selon les premières observations, l’objet émettrait un signal mystérieux…