电影《2010：探索星际之谜》承接了经典科幻电影《2001太空漫游》的传奇，带来了一个神秘的宇宙之旅。在距离前作九年之后，前国家航天委员会主任弗洛伊德博士接受了一个挑战性的任务，联合苏联进行太空合作，前往木星附近的苏联航空站，调查前一次任务的事故原因以及探索木卫二的神秘黑石。这一任务将揭示宇宙中的秘密，但也伴随着紧张的国际关系和不可思议的事件。 弗洛伊德博士由罗伊•谢德饰演，是这次任务的领袖，他的目标是解开之前任务的谜团。他与设计者科脑博士（约翰•利思戈饰）和HAL9000电脑的创始人钱德拉博士（鲍勃•巴拉班饰）一起前往苏联航空站。任务的成功需要与苏联宇航员卡布珂（海伦•米伦饰）等人合作，空中接轨美国发现号航天站。 然而，正当任务逐渐进行时，美苏关系却愈发紧张，战争的危机一触即发。与此同时，宇航员大卫•伯曼（凯尔•杜拉饰）神秘地现身，并向弗洛伊德博士发出警告。这一系列事件使任务的性质变得更加复杂，揭示了更多的宇宙之谜。
