A l'aube de l'Humanité, dans le désert africain, une tribu de primates subit les assauts répétés d'une bande rivale, qui lui dispute un point d'eau. La découverte d'un monolithe noir inspire au chef des singes assiégés un geste inédit et décisif. Brandissant un os, il passe à l'attaque et massacre ses adversaires. Le premier instrument est né.
Ann Lake vient d'emménager à Londres avec sa fille Bunny. Alors qu’elle va la chercher à l'école, la jeune fille est introuvable et personne ne semble se souvenir d'elle. Chargé de l'enquête, le lieutenant Newhouse découvre qu'Ann avait une amie imaginaire prénommée Bunny. Il se met alors à sérieusement douter de l’existence de la fillette...
Entre fous rires et crises de larmes, Cameron Stuart ne sait plus où donner de la tête. Diagnostiqué bipolaire, Cameron suit un traitement dans le but de reconquérir sa femme Maggie et de réintégrer le cocon familial qu’ils forment avec leurs deux filles.
Neuf ans se sont écoulés depuis l'incident du vaisseau Discovery, toujours en orbite autour de Jupiter. Pour le professeur Floyd, créateur du super robot HAL 9000, il est temps d'éclaircir ce mystère et ramener Discovery sur Terre. A bord du vaisseau Leonov, américains et soviétiques vont devoir s'unir pour lutter contre la folie de HAL...