Nach einem schweren und verlustreichen Einsatz auf Rigel VII fliegt die U.S.S. Enterprise unter dem Kommando von Captain Christopher Pike zur nächsten Sternenflottenbasis. Auf dem Weg dorthin kommt ein Notruf herein, von der S.S. Columbia, welche vor 18 Jahren auf dem Planeten Talos IV abstürzte. Da es sich um einen automatischen Notruf handelt und es keine Anzeichen für Überlebende gibt, lässt Pike den Kurs nicht ändern. Pike macht sich unterdessen schwere Vorwürfe wegen dem Tod einiger Crewmitglieder auf der letzten Mission. Er würde am liebsten den Dienst quittieren. Die Enterprise bekommt zur gleichen Zeit einen weiteren Ruf von Talos IV, in dem es heißt, dass es 11 Überlebende gibt. Pike lässt den Kurs ändern und fliegt nach Talos IV...

Als im Jahr 2001 ein Monolith auf dem Mond entdeckt wird, wird diese Entdeckung als der Beweis für außerirdisches Leben gedeutet. Eineinhalb Jahre nach der Entdeckung des Monoliths werden 2 Astronauten, Bowman und Poole, mit dem Raumschiff Discovery zum Jupiter geschickt, um weitere Erkenntnisse zu gewinnen. Das Raumschiff ist mit dem Supercomputer HAL-9000 ausgerüstet. Bald ergeben sich erste Komplikationen mit dem Computer...