Od tej chwili prace nad filmem rozpoczęły się na dobre. Przez kolejne miesiące Clarke modyfikował swoją powieść, na bieżąco omawiając pojawiające się kolejne pomysły, od drobnych zmian fabularnych, po kluczowe zmiany koncepcyjne, takie jak wprowadzenie do historii …diabła. Kubrick nie mógł już poświęcać całych dni pisarzowi, ponieważ równolegle zarządzał pracami na kilku poziomach. Na początku 1965 roku przypadkiem poznał dzięki Clarke′owi Fredericka Ordwaya i Harry′ego Langego – dwóch naukowców, pracujących jako niezależni eksperci przygotowujący dla NASA projekty kosmiczne. Obaj znaleźli się w Nowym Jorku w celu omówienia z wydawcami planowanej książki o możliwościach życia pozaziemskiego. Krótko później obaj podpisali z firmą produkcyjną Kubricka, Polaris Productions, sześciomiesięczny kontrakt na konsultacje do filmu – Ordway jako główny doradca techniczny, Lange jako projektant pojazdów kosmicznych. We wstępnej fazie produkcji filmu Ordway wizytował bazy NATO, fotografował, szkicował i opisywał dla Kubricka odnalezione instalacje związane z projektami kosmicznymi. W przerwach podróży wspomagał Langego w projektowaniu pojazdów, wykorzystując znajomych doradców i materiały otrzymane z NASA. W okolicach czerwca/lipca Ordway i Lange kończyli swoje zadania, w przekonaniu, że w ten sposób kończy się ich przygoda z filmem Kubricka. Szybko dowiedzieli się, że reżyser i Arthur Clarke nie wyobrażają sobie dalszego ciągu prac bez obu ekspertów i kontrakty przedłużono na zasadniczą część realizacji filmu, wykonywaną w Wielkiej Brytanii, w studiach Borehamwood niedaleko Londynu. Udział obu specjalistów w filmie okazał się zresztą dla Kubricka bardzo szczęśliwy. Lange, oprócz pracy nad projektami pojazdów kosmicznych, wykorzystywał swoje kontakty w firmach z sektora rozwiniętych technologii w celu pozyskania dla Kubricka odpowiedniej dokumentacji. Ostatecznie zrobił w tej dziedzinie znacznie więcej, niż początkowo planowano – zdołał przekonać ogromną ilość firm do darmowych konsultacji i pomocy w zamian jedynie za umieszczenie ich wizerunku w filmie. Stąd właśnie w „2001” pojawiają się logo Honeywell, Boeinga czy Bell Telephone. Producenci spodziewali się, że film Kubricka będzie jedną wielką reklamówką nowych kosmicznych technologii. Te pierwociny „product placement” miały różne skutki – np. IBM zgłosił się później do Kubricka z prośbą usunięcia nazwy firmy z filmu, w obawie że błędnie działający komputer z ich logo stanie się antyreklamą. Kubrick spełnił ich prośbę połowicznie, usuwając tylko najbardziej wyeksponowane ujęcia logo. W rezultacie po premierze filmu IBM sugerował swoim pracownikom bojkot „Odysei”. Niezadowolenie firmy wzrosło jeszcze bardziej po rozpowszechnieniu się wśród widzów apokryficznej koncepcji, że nazwa HAL powstała przez przesunięcie w alfabecie o jedną litrę każdej z liter skrótu IBM (I-H, B-A, M-L). Arthur Clarke przez wiele lat dementował później tę pogłoskę argumentując, że nazwa wzięła się od skrótu angielskich słów „Heuristic” i „ALgorythmic” (heurystyczny i algorytmiczny – dwie podstawowe cechy działania HALa), ale plotka żyje do dziś własnym życiem.

Przez całą wiosnę Kubrick kompletował ekipę filmu, prowadząc całodzienne konwersacje z technikami i aktorami. W kwietniu zatrudnił jedną z kluczowych postaci – scenografa Tony Mastersa, współpracującego wcześniej m.in. z Davidem Leanem. Kubrick proponował również współpracę Kenowi Adamowi – znajomemu scenografowi, który do historii filmu przejdzie jako scenograf innych filmów Kubricka („Dr. Strangelove”, „Barry Lyndon”) i jednocześnie pierwszego, złotego okresu serii filmów o Jamesie Bondzie. Adam odmówił jednak udziału w projekcie, ponieważ uznał, że akurat w tym przypadku nigdy nie dorówna poziomem zaawansowania wiedzy reżyserowi, skoro Kubrick ma już za sobą kilka miesięcy przygotowań.

Wspomniany wcześniej Roger Caras, człowiek odpowiedzialny za rozpoczęcie współpracy Kubricka z Clarkiem, również otrzymał niespodziewaną propozycję pracy przy filmie. Nie zastanawiając się długo, opuścił studio Columbia, dla którego pracował od 10 lat i dołączył do zespołu Kubricka. Caras pełnił ostatecznie dwie bardzo ważne funkcje – po pierwsze, był kubrickowskim specjalistą od kontaktów z mediami, po drugie, równie ważne, archiwistą projektu. Kubrick znany był z tego, że podczas pracy nad filmem zmienia swoje biura w szybkim tempie w ogromne kartoteki wiadomości, katalogowanych według najróżniejszych kluczy. Caras otrzymał zadanie panowania nad kilkoma obszarami tych kartotek – m.in. miał dla Kubricka zlokalizować wszystkie opublikowane kiedykolwiek powieści SF i skatalogować ich tematy oraz zebrać wszystkie artykuły naukowe opublikowane kiedykolwiek na tematy krążące wokół podróży kosmicznych. Caras miał też odszukać i zdobyć kopie wszystkich nakręconych filmów fantastycznych. Dziś oznaczałoby to po prostu dotarcie do odpowiednich taśm wideo. Wówczas oznaczało konieczność zdobycia faktycznych kopii na taśmie filmowej. Kubrick metodycznie realizował plan obejrzenia każdego filmu SF na świecie, od produkcji powszechnie znanych („Dzień w którym Ziemia zamarła” Roberta Wise, „Przybysz z innego świata” duetu Nyby/Hawks, „Zakazana planeta” Freda Wilcoxa), do nieznanych nikomu ultraniskobudżetowych filmów z Włoch, Hiszpanii czy Rosji. Kubrick był w większości zażenowany poziomem tych filmów i po jednym z seansów rekomendowanych przez Clarke′a („Things to Come” Williama Camerona Menziesa, polski tytuł: „Rok 2000”) zasygnalizował mu, że przestaje wierzyć w filmowy gust pisarza. Być może pod wpływem tych seansów Kubrick zdał jednak sobie sprawę, że wstępny tytuł filmu brzmi nienajlepiej. Zresztą Clarke od początku nie przepadał za „Journey Beyond the Stars”, argumentując, że międzygwiezdnych podróży było już w tytułach w poprzednich kilkunastu latach mnóstwo. Kubrick zmienił tytuł na „2001: Odyseja kosmiczna” (2001: A Space Odyssey). Jak zawsze, nie pozostawiając nic przypadkowi, postanowił również z Ordwayem, że słownie angielski tytuł filmu wymawiany będzie jako „two thousand and one”, a nie bardziej poprawne według angielskiej gramatyki „twenty-oh-one”.

W pierwszej połowie sierpnia 1965 roku cała ekipa, pracująca dotychczas nad filmem w Nowym Jorku, przeniosła się do Wielkiej Brytanii w celu rozpoczęcia zasadniczej części produkcji. Kubrick pracował już w Anglii przy wcześniejszych filmach – przy okazji „Lolity” doszedł do wniosku nie tylko że okolice Londynu odpowiadają mu bardziej niż Nowy Jork jako miejsce pobytu, ale również że z brytyjskimi ekipami filmowymi pracuje mu się łatwiej. Ważna była też kwestia kosztów – Anglicy pozwalali realizować filmy taniej – i oczywiście nie bez znaczenia była duża odległość od Hollywood, gwarantująca reżyserowi minimalizację problemów ze wścibskimi właścicielami studia. Produkcja 2001 zajęła wszystkich 9 studiów filmowych MGM Borehamwood. Zdarzało się, że i ta przestrzeń nie wystarczała. Wówczas wynajmowano również dodatkowe studia w oddalonym o 25 kilometrów Shepperton (to właśnie tam zbudowano całą księżycową bazę ze środkowej sekwencji filmu). Tylko tak ogromna przestrzeń mogła pozwolić Kubrickowi na realizację tego, co z technicznego punktu widzenia miało być w filmie najbardziej rewolucyjne – niezwykłych efektów specjalnych.

Kubrick nie ukrywał, że żaden z filmów, jakie oglądał na ekranie, nie oferował godnych uwagi efektów specjalnych. Nic dziwnego – nawet jeśli uznać, że amerykańskie filmy były w tym obszarze filmowej produkcji najbardziej zaawansowane na świecie, nieszczególnie było się czym chwalić. O zastosowaniu komputerów do tworzenia wiarygodnej grafiki oczywiście nikt jeszcze w branży nie marzył. Wyszukane efekty specjalne w większości oznaczały konieczność fizycznej realizacji odpowiednich rekwizytów i krajobrazów, a następnie wykorzystanie optycznych sztuczek w celu wywołania iluzji realizmu. Problem polegał na tym, że faktycznych specjalistów od realizacji tychże optycznych zabiegów na wysokim poziomie po prostu w Hollywood brakowało. Wielkie, wysokobudżetowe produkcje mogły sobie pozwolić na przeznaczenie ogromnych części budżetu na fizyczną konstrukcję dekoracji, unikając potrzeby udawania czegokolwiek na ekranie (ledwie 3 lata wcześniej „Kleopatra” Mankiewicza wpisała się do annałów filmowej historii jako najdroższa w danym momencie produkcja, z budżetem 44 mln dolarów; film był wielką klapą finansową). Na kino SF nikt nie chciał przeznaczać tak wielkich kwot, toteż w ogromnej większości fantastyczne produkcje prezentowały na ekranie źle wykonane makiety, gołym okiem zdradzające sztuczność dekoracji i kosmitów w kostiumach z zamkami błyskawicznymi na plecach. Dziś te produkcje nieodmiennie dostarczają najbardziej zagorzałym fanom (do których z przyjemnością się zaliczam) potężnych dawek rozrywki i zabawy, ale… nierzadko niestety wbrew zamierzeniom twórców. Oczywiście obraz nie był jednolicie negatywny. W branży pojawili się również prawdziwi czarodzieje, potrafiący w jakiś sposób pokonać ograniczenia niewielkiego budżetu i zaprezentować światy i postacie co najmniej przekonujące. Reżyser Jack Arnold czy producent/reżyser George Pal regularnie osiągali tutaj wyniki godne podziwu. Podobnie Ray Harryhausen, znakomity uczeń wielkiego pioniera kinowych efektów specjalnych Willisa O′Briena, wyrósł na prawdziwego mistrza animacji poklatkowej i dał kinu kilka spośród najciekawszych stworów i sekwencji fantastycznych lat 50. i 60. Wciąż jednak były to wyniki odbiegające od absolutnie realistycznej prezentacji, jaką wymarzył sobie Kubrick. W związku z tym reżyser uznał, że w branży nie istnieją faktyczni specjaliści, do których można się zgłosić.

Zamiast szukać w Hollywood, Kubrick zlecił swoim współpracownikom dotarcie do wszystkich materiałów przygotowanych kiedykolwiek na temat podróży kosmicznych poza branżą rozrywkową. Ekipa techniczna sprowadzała dosłownie z całego świata wszystko, co dotyczyło tematu: od filmów edukacyjnych, przez filmy dokumentalne, eksperymentalne krótkometrażówki, szkice, ilustracje, albumy, programy telewizyjne, do poglądowych prezentacji o militarnym przeznaczeniu. Powoli, z gąszczu materiałów, Kubrick zaczął wyłuskiwać odpowiednie kontakty. Wśród materiałów filmowych pojawił się krótkometrażowy kanadyjski film wyprodukowany w 1960 roku, pod tytułem „Universe” (Wszechświat). Kubrick po raz pierwszy zobaczył w nim to, czego szukał – wiarygodną prezentację przestrzeni kosmicznej i galaktyk. Dowiedział się, że projekt przez 4 lata realizował zespół kierowany przez trzech specjalistów. Skontaktował się z nimi natychmiast i choć nie zdołał zaangażować całości zespołu, jeden z jego członków, Wally Gentleman, zgodził się na współpracę. Trwała ona wprawdzie krótko, ledwie kilka tygodni (Gentleman musiał wycofać się z powodów zdrowotnych), ale miała miejsce w ważnym okresie przygotowań do produkcji, w którym planowano techniczne rozwiązanie problemów realizacyjnych. W międzyczasie Kubrick zatrudnił resztę ekipy technicznej.