傑作「2001年宇宙の旅」の続編。 2001年のディスカバリー号の木星探査は失敗に終わり、生き残った船長デビット・ボーマンは木星の衛星軌道上で巨大なモノリスと接触し、謎のメッセージを残して失踪する。 それから9年後、米ソの緊張が高まる中、ディスカバリー計画の責任者ヘイウッド・フロイド博士は、HAL9000の開発者チャンドラ博士らとともに、ソ連の宇宙船レオーノフ号で木星へ向けて旅立った。そこで明らかにされるディスカバリー号のHAL9000の反乱の真実。そしてフロイドの前に表れたボウマン船長の幻影が語る。

ダン・ギャラガー（マイケル・ダグラス）は、ニューヨークの弁護士。彼は妻がいない間に、魅力的な女性アレックス・フォレスト（グレン・クローズ）と関係を持ってしまう。その情事が過ちだったと思い身を引いたダンは、全ては終わったと考えていた。だがアレックスは、彼自身や彼と過ごした時間を捨て去ることはできなかった。今日も、明日も、これから先もずっと……。彼の家庭を破滅させてまでも、彼女は執拗に彼を求め続けた。