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.
По словам Айзека Азимова, Кубрик хотел застраховаться на тот случай, если внеземная цивилизация будет открыта до премьеры фильма. Но крупная лондонская страховая компания «Lloyd's» ему отказала.
По словам Дугласа Трамбалла, отснятый для фильма материал почти в 200 раз превысил продолжительность вышедшей на экран ленты.
Один из научных консультантов фильма, Марвин Мински, чуть не погиб на съёмочной площадке от упавшего с декораций гаечного ключа.
Артур Кларк сказал после премьеры: «Если вы умудритесь полностью понять „Одиссею“, то для нас это провал, ведь мы пытались дать гораздо больше вопросов, чем ответов».
Изначально озвучивать «HAL 9000» планировалось женским голосом.
В некоторых сообщениях компьютеров можно заметить участки программного кода, написанного на Фортране.
Между фильмом Кубрика и книгой «Космическая одиссея 2001» Кларка существует значимое отличие: в книге третий «монолит» находится не на орбите Юпитера, а на поверхности Япета, спутника Сатурна, куда и направляется экспедиция «Discovery». В своё время отличие было объяснено тем, что Кубрик не смог найти способ реалистично запечатлеть кольца Сатурна в фильме, используя доступную технологию тех времён, поэтому место действия сюжета было решено перенести на Юпитер.
Первое слово произносится лишь на 25-ой минуте фильма.
В основу фильма легли рассказы Артура Кларка, автора тетралогии «Космическая одиссея», который сам и работал над сценарием.
Полная версия фильма имеет хронометраж 160 минут.