Valamikor a távoli múltban, az emberiség hajnalán a különös, fekete monolittal való találkozásnak köszönhetően a majomemberek fölfedezik a tüzet és az eszközhasználatot. Évezredekkel később amerikai kutatók hasonló oszlopra bukkannak a Holdon, amely rejtélyes rádiójelet sugároz a Jupiter felé. Űrexpedíció indul útnak, hogy megvizsgálja, kinek szólhat az üzenet. A hosszú út alatt a fedélzeti komputer meghibásodik, és ez a legénység életébe kerül. Az egyetlen túlélő a visszatérés reménye nélkül mégis megpróbálja teljesíteni a küldetést.

Kilenc éve, hogy eltűnt a Jupiter holdjai között keringő rejtélyes kőhasáb felkutatására indult űrhajó legénysége. Közös orosz-amerikai expedíció indul útnak, hogy kiderítse, mi történt 2001-ben, és megfejtse a különös fekete monolit titkát. Miközben az egymást gyanakodva méregető űrhajósok kezdenek összeszokni, az őket delegáló nagyhatalmak között elmérgesedik a viszony. A diplomáciai kapcsolatotok megszakítása után az űrhajósokat a közös kutatás felfüggesztésére és az azonnali visszatérésre utasítják. Ám különös dolog történik, a monolit ismét hatni kezd.

A Nap végleg kihunyt, és nem nyújt tovább meleget a Földnek, ezért az emberiség egy hatalmas rakétával kilökte a bolygót a Naprendszerből, hogy egy új csillag mellett találjon új és élhető helyet. Ám a 2500 évig tartó utazás számtalan, eddig ismeretlen veszéllyel járt, ami ellen csak egy csapat különlegesen kiképzett fiatal veheti fel a harcot.

A Jupiter egyik holdján különleges dolgok történnek. A gazdasági tevékenységet folytató űrállomáson emberek tűnnek el nyomtalanul, és az ásványszállítás is akadozik. A földi kormány úgy dönt, bírót küld a holdra William T. O'Neilt (Sean Connery) személyében, hogy tegyen rendet, és derítse ki, miért robbannak fel a szkafanderek. Az űrállomásra érve megdöbbentő felfedezés várja O'Neilt, amikor nyomozni kezd, hogy mivel táplálkoznak a bányászok.

Hat kutatótiszt egy űrhajóban olyan hosszú útra indul, mint még senki előtte, a Jupiter negyedik holdja az úticéljuk. Céljuk, hogy mintákat gyűjtsenek a hold jegéből és jege alól, arra keresve a választ, alakulhatott-e ki ott is élet. Miután leszállnak a hold felszínére, különös jelenségnek lesznek tanúi, és egyre inkább magával ragadja őket a tudományos kíváncsiság.

Jupiter Jones éjszaka született, és a jelek az mutatták, kivételesen nagy jövő áll előtte. Ám ez a jövő nem akar megérkezni: a lány hiába álmodozik, csupán vécéket takaríthat. Ám váratlanul megjelenik Caine, és mindent megváltoztat. A genetikailag átalakított ex-szuperkatona egyetlen okból jött a Földre: hogy magával vigye Jupitert, akinek genetikus kódja földönkívüli örökséget rejt. A jóslat talán igaz volt. Talán valóra is válik. Ám a világ kibillent egyensúlyát helyreállítani szinte lehetetlen feladat még a kiválasztottnak is.

Egy kisvárosi iskolában tudományos diákversenyt tartanak. Megan (Luisa D'Oliveira) is benevezett a versenyre egy szerkezettel, amellyel különleges jelenséget tud létrehozni. A városkában furcsa vihar támad, az elektromos kisülések mindent megsemmisítenek. Carolyn (Erica Cerr) részecskefizikus, és rájön, hogy a Megan készüléke idézte elő a teljes megsemmisüléssel fenyegető szupervihart (ez amúgy nem így van, de mindegy). Carolynéknak gyorsan cselekedniük kell, mert az egyre erőteljesebb vihar során szilárd anyagok gázneművé alakulnak át.