Модель космической станции диаметром 2,4 метра была набита миниатюрными лампочками накаливания – в те времена еще не было оптоволокна или светодиодов. Часто приходилось прекращать съемку, потому что лампочки излучали столько тепла, что грозили расплавить пластмассовую конструкцию.
В основу фильма лёг рассказ Артура Ч. Кларка «Часовой», который был опубликован в 1951 году. Кларк разработал сценарий вместе с Стэнли Кубриком ещё до написания романа «2001: Космическая одиссея», вышедшего в свет сразу после фильма.
Известно, что во время съёмки фильма Кубрик консультировался со специалистами НАСА. А позднее в честь фильма НАСА назвало один свой космический зонд «2001 Mars Odyssey».
Для имитации лунной поверхности Кубрик импортировал, перемыл и перекрасил несколько тонн песка.