2010年宇宙の旅
HAL 9000の望遠鏡を用いた調査により、黒点の正体は多数のモノリスであり、個数が幾何級数的に増大していることが判明する。
レオーノフ号の乗組員は、ディスカバリー号をブースターロケットとして使用し、当初の予定よりも早く地球へ向けて帰還することが可能な計画を立てる。ディスカバリー号自身の燃料は不足してしまうため、ディスカバリー号とHAL 9000は木星の引力圏内に留まらざるを得ない。ディスカバリー号の制御にはHAL 9000の協力が必須である。しかし、HAL 9000にとっては自分を遺棄する計画であるため、前作同様にHAL 9000が精神的なストレスに耐え切れずに正常に動作しなくなってしまう惧れがあり、乗組員を緊張させる。チャンドラ博士はこのままでは乗組員が危険であるとしてHAL 9000の説得を行う。
HAL 9000は指示に従った。モノリスの大群が木星を被い尽くしてしまう直前に、レオーノフ号は木星を出て地球へ向かう。小説版で部分的な説明がなされるだけだが、モノリスの個数を増やして木星の質量を増加させることで、遂に核融合が始まり、木星は小さな恒星(ルシファーと呼ばれることになる)として輝き始める。小説版ではモノリスはエウロパに生息する生物を優先し、木星本星に生息していた生物を犠牲にして木星を恒星化したとしている(映画版では木星本星の生命体は描かれていない)。
レオーノフ号が木星を去った後、遺棄されたHAL 9000はディスカバリー号船内でボーマンと再会し、地球へ向けてのメッセージ(「これらの世界は全てあなた方のものだ。ただし、エウロパは除く。決して着陸してはならない」)を繰り返し発信し続けるが、木星が恒星化した際にHAL 9000はディスカバリー号と一緒に破壊されてしまう。HAL 9000はボーマンと同様に実体を持たないエネルギー生命体となって、彼の仲間になる。
小説版では終章として、約1万8千年後である西暦20,001年の世界が語られる。エウロパではある種が進化し、原始的な社会を構成するまでに至っている。彼らエウロパ人は、かつては木星だった恒星ルシファーを太陽と呼び、本当の太陽(太陽系の中心にある太陽)を冷たい太陽と呼んでいる。エウロパ人はエウロパのうち常にルシファーの側を向いている側の半球に生息している。木星の他の衛星イオ、ガニメデ、カリストは地球人により植民地化されていた。エウロパへの着陸や探査は何度も試みられたもののモノリスによって空中で破壊されてしまい、成功していなかった(ただし、この後に書かれた『2061年宇宙の旅』『3001年終局への旅』ではそれぞれ宇宙船が着陸し、ボーマンと接触している)。エウロパ人はモノリスを崇拝している。その時が来るまで地球人とエウロパ人との接触をモノリスは拒み続けるだろう。