弗洛伊德提議與蘇聯(lián)合作調查發(fā)現(xiàn)號失事之謎，與發(fā)現(xiàn)號的設計者科腦和智腦赫爾的設計者錢德拉搭乘蘇聯(lián)里昂諾夫號。眾人在木衛(wèi)一歐羅巴檢測到生命跡象葉綠素，投放探測儀卻在接近目標時被神秘光球擊毀。燃料限制眾人繼續(xù)逗留，繼續(xù)任務登陸發(fā)現(xiàn)號卻一無所獲。蘇聯(lián)船長派一名本國船員接近黑石碑，被光球擊毀犧牲。美蘇爭霸進入戰(zhàn)爭邊緣，兩國政府命令他們呆在本國飛船上，非經(jīng)允許不得擅自聯(lián)系或走動。純意識能量體的鮑曼返回地球告別妻子貝蒂和母親杰西，準發(fā)送簡訊并以離子態(tài)現(xiàn)身警告弗洛伊德在兩天內離開木星。弗洛伊德不顧禁令，前往里昂諾夫號勸說蘇聯(lián)宇航員一同離開，他建議捆綁兩艘飛船，犧牲發(fā)現(xiàn)號幫助里昂諾夫號提速返回地球。木星在黑石碑侵蝕下化作恒星為歐羅巴提供光熱，得知真相仍選擇自我犧牲的赫爾向地球不斷廣播警告后亦進化為終極智慧體。