A Holdon ismét felbukkan a fekete monolit, amiről megtudjuk, hogy az embernél intelligensebb idegen létforma alkotta, és képes tanítani az emberiséget, katalizátora egy új fejezetnek az evolúciónkban. A monolit jelet sugároz a Jupiter felé, ahová meg is indul egy űrhajó, a fedélzetén öt emberrel (akikből hármat hibernáltak), és egy számítógéppel, pontosabban öntudattal rendelkező mesterséges intelligenciával.
Ez az expedíció teszi ki a film nagyját, és a második felvonás műfaja érdekes módon leginkább horror és thriller.
A számítógép, HAL Frankenstein szörnyeként szabadul el és öldösi le a legénység tagjait, akik szerinte veszélyt jelentenek a küldetésre. A konfliktus teremtő és teremtmény között alakul ki, ami egyben újabb fejezet az ember (és az intelligencia) evolúciójában. Kubrick egy interjúban arról beszélt, hogy
a monolit olyan lényektől származik, akik fejlettebbek az embernél, így aztán olyanok számunkra, mint az istenek.
A mesterséges intelligencia megalkotásával az ember játszott istent, és a filmben ráfarag, noha a film tetőpontján az utolsó megmaradt asztronauta győzedelmeskedik a gonosz vörös szemként ábrázolt géppel szemben.
A film végig hipnotikusan lassú, ami megalapozza egy asztronauta mindennapjainak hangulatát. A 2001: Űrodüsszeia a harmadik felvonására viszont teljesen megőrül, és átmegy experimentális, azaz kísérleti filmbe, ami pszichedelikusként is jellemezhető, olyannyira, hogy a premierjét épp füves hippik mentették meg a bukástól.
Itt már nemcsak szöveg és párbeszéd, hanem egyáltalán cselekmény sincs hosszú percekig, csak vizuális ingerbombázás, a kor legjobb speciális effektusaival megvalósítva.
A zárásban visszatér a cselekmény, de minden addiginál rejtélyesebb. A fináléra számtalan értelmezés is kínálja magát, a legevidensebb az, hogy a monolitnak köszönhetően az emberiség ismét szintet lép az evolúcióban.
A 2001: Űrodüsszeia a filmtörténet evolúciójában egészen biztosan katalizátor volt: hatása felmérhetetlen, egy generáció nőtt fel rajta, enélkül Új-Hollywood emblematikus alakjai, Steven Spielberg (E.T.: A földönkívüli), George Lucas (Star Wars) és Robert Zemeckis (Kapcsolat) filmográfiája is máshogy nézne ki, de olyan cannes-i törzsvendég művészfilmeseket is megihletett Kubrick mesterműve, mint Gaspar Noé, aki maga is csinált egy drogos tripet a Hirtelen az üresség alkalmával, és a 2001: Űrodüsszeia hatása minden munkáján észrevehető.
Ami az űrversenyt illeti, nem váratott magára sokáig a válasz a szovjetektől, akik a saját legnevesebb rendezőjüket, Andrej Tarkovszkijt állították csatasorba, akinek Solaris című filmje - amellett, hogy Stanislav Lem regényének adaptációja - egyfelől koppintása Kubrick munkájának, másfelől a szocialista válasz arra, a tökéletes ellentéte.
Mindkét film cselekménye horror és thriller a sci-fi műfaj köntösében.
A főhősök egyaránt egy veszélyes és rejtélyes utazásra indulnak, fittyet hányva a baljós hírekre, csak a Solaris főhősének nem egy megvadult számítógéppel, hanem felesége kísértetével gyűlik meg a baja. Másfelől viszont a Solaris a 2001: Űrodüsszeia kritikája: a legforradalmibb speciális effektusok helyett egy ismerős, gyakran lepukkant miliőt jelenít meg, földöntúli tájak helyett földközelieket mutat, űrbalett helyett egy autópálya csúcsforgalmát. Látványmozi helyett kamaradarab.
A kultuszfilmek a kasszasikerekkel ellentétben az évek múlásával egyre népszerűbbé válnak, és ez igaz a 2001: Űrodüsszeiá-ra is, ami a premierje hetében senkit nem érdekelt, a kritikusokat megosztotta, de kultstátuszára jó példa, hogy az idei cannes-i fesztiválon is levetítették, 70 mm-es kópiáját maga Christopher Nolan mutatta be.