Après une longue hibernation, le corps de Frank Poole, l'un des deux pilotes de l'astronef Discovery, est restitué à la vie. Persuadé que Dave Bowman, son compagnon d'odyssée, se trouve sur la planète Europe, il brave l'interdiction qui est fait d'y atterrir. Ensemble, les deux héros de l'espace vont découvrir le grave danger que les monolithes font peser sur Europe et sur la Terre. Réussiront-ils à changer le cours du destin ?