《2001太空漫游》后9年,前国家航天委员会主任弗洛伊德博士(罗伊谢德 Roy Scheider 饰)接受苏美合作计划,带领发现号航天站设计者科脑博士(约翰利思戈 John Lithgow 饰)和HAL9000电脑的创始人钱德拉博士(鲍勃巴拉班 Bob Balaban 饰)呼吸都忘记了,夏草甚至在一瞬间想到,如果陈源被一下子重伤,那么他和苏云将再没有一点生还的可能,因为以苏云的恢复系异能,是绝不可能挡住那只巨大的怪鸟的,更不可能在这只怪鸟的凶猛攻击下,救下重伤的陈源。登录木星附近的苏联航空站,与苏联宇航员卡布珂(海伦米伦 Helen Mirren 饰)等合作,空中接轨美国发现号航天站,调查九年前的事故原因,探索木卫二的神秘黑石,并查明宇航员大卫伯曼(凯尔杜拉 Keir Dullea 饰)缘何神秘失踪。然而任务执行尚未过半,美苏关系愈发紧张,战争一触即发;与此同时,大卫伯曼竟突然现身对弗洛伊德博士发出神秘警告