En "2010", une mission conjointe soviéto-américaine est lancée pour enquêter sur la mystérieuse disparition du vaisseau spatial Discovery One du premier roman. L'équipe se rend à Jupiter à bord du vaisseau spatial Leonov, rencontrant un certain nombre de phénomènes étranges en cours de route, y compris un monolithe qui a été détecté en orbite autour de la lune de Jupiter, Europa.