Quelque part du côté d'un satellite de Saturne, on a localisé une source de radiations extraordinairement puissante. Un vaisseau y est envoyé en mission ultra-secrète, emportant à son bord un équipage dont une partie est en état d'hibernation, et aussi Carl 9000, le prodigieux cerveau électronique qui, tout à la fois, est le navigateur, l'interlocuteur, voire le partenaire aux échecs de ces hommes. Ce voyage fantastique entraîne "Explorateur 1" et son équipage jusqu'aux confins du cosmos et leur permet de percer en partie les origines et le mystère de la vie. Ce roman complète et explicite admirablement le film qu'a réalisé Stanley Kubrick.