70年代末，刚刚开放赌场业的大西洋城正处在新旧时代的交替之中。莎莉在一家合法赌场做女招待，并跟随一个法国人学习如何做庄家，希望有朝一日到拉斯维加斯去赚大钱。和莎莉同住在一间公寓里的巴歇尔，现在是老寡妇格蕾丝的情夫和管家，一直暗恋着莎莉。大卫结识了巴歇尔，利用他贩卖古柯碱，但很快被黑手党杀了。黑手党没有找到毒品，就来找莎莉，巴歇尔杀掉了两名黑社会枪手，驾车带着莎莉逃亡到佛罗里达。莎莉在汽车旅馆偷走了一部分卖毒品的钱，前往拉斯维加斯寻梦，巴歇尔虽然知道但也没有阻止。巴歇尔给格蕾丝打电话说自己是警方通缉的凶手，便又回到了大西洋城。两个人卖掉剩下的毒品，沿着海滨大道愉快地散步，身后是正在飞速变化的大西洋城。

这部影片是库布里克花了四年时间制作的充满哲学命题的鸿篇巨制。一块大黑石树立在史前人类的面前，他们刚刚开始认识工具，进入到进化的里程碑。同样的黑石还在宇宙多处出现，它们矗立在月球上，漂浮在太空中，带着某种神秘的寓意。 现在的时间是2001年，为了寻找黑石的根源，人类开展一项木星登陆计划。飞船上有冬眠的三名宇航员，大卫船长（凯尔·杜拉 Keir Dullea饰）、富兰克飞行员（加里·洛克伍德 Gary Lockwood饰），还有一部叫“HAL9000”的高智能电脑。HAL在宇宙飞行过程中发生错乱，令到富兰克和三名冬眠人员相继丧命，剩下波曼和这台电脑作战。 从死亡线上回来的大卫一气之下关掉主脑系统，HAL彻底失效。现在，茫茫宇宙中只剩大卫一人，向木星进发。穿越瑰异壮观的星门，大卫仿佛去到一个奇特的时空，那里有人类无尽的生死轮回和宇宙的终极知识……