《二零一零》根据亚瑟·克拉克于1982年出版的小说《2010：Odyssey Two》改编而成，克拉克曾致电给斯坦利·库布里克开玩笑道：“你的任务就是阻止任何人将这部小说拍成电影，这样我就不会被打扰了。”不久之后，米高梅签订了改编拍摄协议，并找到库布里克担任导演，后者对本片不感兴趣，倒是彼得·海姆斯表现出了极高热情，他与克拉克和库布里克取得联系，希望得到两人的支持。海姆斯回忆说：“我和库布里克谈了很久，我只有争得他的认可才能拍摄这部电影，如果他不同意，我当然不会一意孤行。他是我的偶像，也是世界上最伟大的天才之一，他大致说道：‘当然，去拍吧，我不介意，别害怕，去拍你自己的电影。’” 　　1984年，克拉克整理出版了他与海姆斯互通的电子邮件，该书名为“The Odyssey File：The Making of 2010”，书中展现了克拉克对当时新锐通信方式电子邮件的深深痴迷并收录了他在影片筹备和制作阶段与海姆斯每天发送的电子邮件（因为克拉克远在斯里兰卡）。遗憾的是，为了给出版商留出充足时间抢在影片上映前出版，克拉克不得不在《二零一零》的前期制作阶段草草作结，发出书中最后一封电子邮件时，克拉克还没看到剧本，而当时敲定的演员只有罗伊·施奈德。　 　　片中特效画面由道格拉斯·特鲁姆布创建的Entertainment Effects Group制作完成，不过担任视觉特效总监的却是刚刚离开工业光魔的理查德·艾德兰德，完成本片之后，Entertainment Effects Group很快成为艾德兰德的特效公司Boss Film Corporation旗下的一员。在影片制作初期，海姆斯发现《2001太空漫游》中长达50英尺的“发现一号”飞船模型已经被毁，于是要求特效公司的模型技师通过逐格放大当年的电影胶片来重造飞船模型。虽然CGI技术在1984年尚处在起步阶段，但本片的特效部门仍大胆的运用该技术打造出木星变幻莫测的大气层和吞噬木星的巨石群，其中的木星大气层数据由喷气推进实验室提供，这也是“数字场景模拟”的首次实例，这一概念后来在《最后的星球斗士》中得到了充分完善。 　　为了在片中呈现出真实的太空光线效果，艾德兰德和海姆斯决定不使用蓝屏技术拍摄太空场景，而是将电影画面中的背景和前景利用分离的方法分别拍摄，即先拍摄太空中的飞船模型，然后再为模型添加白色背景，孤立的模型轮廓正是制作活动遮片的精确依据。这种方法虽然会让拍摄时间加倍，却可以有效消除蓝屏“蓝色溢出”的缺陷。 ·为了让片中宇航服真实可信，服装设计师帕特丽夏·诺里斯采用了每码175美元的特氟隆面料。 ·小说原著作者亚瑟·克拉克在片中扮演了在白宫门前长椅上喂鸽子的老人。 ·亚瑟·克拉克和斯坦利·库布里克曾分别以美国总统和苏联总理的身份出现在片中《时代》杂志封面。 ·片中俄罗斯飞船根据实现人类第一次太空行走的前苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫（Aleksei Leonov）命名。 ·当海伍德·弗洛伊德博士站在儿子房间门口时（21分33秒），睡床左侧墙上曾出现2008北京奥运会的海报，本片拍于1984年，而国际奥委会直到2001年7月才将北京选为2008年奥运会的主办城市。 ·Heywood Floyd住宅的场景是搭建再MGM工作室之上。这个场景里的两只海豚分别叫Captain Crunch和Lelani，由当地一家水族馆提供。 ·片中有一个角色叫“Kirbuk”，这是为了向执导《飞向太空2001》（2001：A Space Odyssey 1968）的著名导演斯坦利·库布里克致敬。 ·台词“My God，it's full of stars”并不来源于《飞向太空2001》，而是小说中的一句话。在小说里，“星门”巨石是在土星的卫星Japetus附近被发现的，而不是在木星周围。当Bowman驾驶飞船飞过巨石时，它突然从一个高耸的厚板变成一个无边的隧道。于是Bowman惊叹道：“这是个洞，它无穷无尽，上帝啊，这全是星星！”