計画が成功し、レオーノフ号が木星から遠ざかる中、取り残されたHAL 9000はボーマンと再会。ボーマンはHAL 9000に地球へメッセージを送るように促す。

これらの世界は全てあなた方のもの
ただしエウロパは除く
エウロパへの着陸を試みてはならない
全ての世界を皆で利用するのだ
平和のうちに利用するのだ

やがて、指数関数的に分裂・増殖したモノリスの侵食により質量が増大した木星は恒星「ルシファー」として輝き始める。そのエネルギーによってディスカバリー号は破壊されてしまうが、HAL 9000はモノリスによって導かれ、ボーマンと共にその一部となった。新たな恒星「ルシファー」の奇跡的な出現とメッセージによって、米ソは第三次世界大戦を回避して平和的な解決へ導かれる。夜の無くなった地球に平穏の時が訪れた。

ルシファーの光と熱を受けるようになったエウロパには生命が栄え始め、数千年後には湿地帯が出現し、ジャングルが生い茂っていた。その中に一体のモノリスが、やがて現れるであろう知的生命体との接触を待つために佇んでいるのであった。
製作

1982年に原作者のクラークが前作『2001年宇宙の旅』の監督スタンリー・キューブリックに電話で「『2010年宇宙の旅』をあなたの仕事で映画化することを私は止めないし気にしない」と冗談めかして語った。その直後にMGMが『2010年』の映画化権を獲得したが、キューブリックはプロジェクトに関心を持たなかった。しかし、興味を示したピーター・ハイアムズはクラークとキューブリックの両方に連絡をとった。キューブリックはハイアムズに「恐れてはいけない。自分の映画を撮れ」と語った。1983年にハイアムズはクラークと連絡を取りながら脚本を完成させた。
キャスト

役名俳優日本語吹替
テレビ朝日版TBS版
ヘイウッド・フロイド博士ロイ・シャイダー羽佐間道夫家弓家正
ウォルター・カーナウ博士ジョン・リスゴー千田光男秋元羊介
ターニャ・カーバック船長ヘレン・ミレン弥永和子駒塚由衣
R. チャンドラ博士ボブ・バラバン富山敬
デビッド・ボーマン船長キア・デュリア堀勝之祐納谷六朗
HAL9000声ダグラス・レイン金内吉男野田圭一
ワシリー・オルロフ博士オレグ・ラドニック谷口節野島昭生
マキシム・ブライロフスキーエリヤ・バスキン玄田哲章仲木隆司
ヴィクター・ミルソンジェームズ・マクイーチン坂口芳貞藤本譲
キャロライン・フロイドマドリン・スミス＝オズボーン高島雅羅さとうあい
役不明又はその他藤城裕士
大滝進矢