Moon ในอนาคต เมื่อปัญหาวิกฤตพลังงานของโลกได้รับการแก้ไขโดยการใช้หินชนิดพิเศษจากดวงจันทร์ บริษัท Lunar ได้ว่าจ้าง Sam Bell ไปทำงานบนดวงจันทร์ตามสัญญา 3 ปีเพื่อดูแลการขุดเจาะหินชนิดนี้ Sam อาศัยอยู่ในศูนย์ควบคุมที่ทันสมัย มีหุ่นยนต์อัจฉริยะชื่อ Gerty คอยช่วยเหลือ เหลือเวลาเพียง 2 สัปดาห์ก่อนที่สัญญาของเขาจะสิ้นสุดลง Sam กำลังตื่นเต้นที่จะได้กลับบ้าน เขาต้องการพบภรรยาและลูกสาววัย 2 ขวบที่ยังไม่เคยได้อุ้มเลย แต่แล้ว Sam ก็เริ่มเห็นภาพหลอนและสุขภาพของเขาทรุดโทรมลงอย่างเห็นได้ชัด เขาประสบอุบัติเหตุขณะสำรวจพื้นที่บนดวงจันทร์ หลังจากนั้น Sam ตื่นขึ้นมาและพบว่าตัวเองอยู่ในศูนย์ควบคุมอีกครั้ง Gerty แจ้งว่าเขาสูญเสียความทรงจำบางส่วนไป Sam รู้สึกสงสัยเมื่อ Gerty ไม่อนุญาตให้เขาออกไปข้างนอกอีก เขาจึงพยายามหาทางหนีออกไปและไปยังจุดเกิดเหตุที่เขาประสบอุบัติเหตุ และพบว่ามี Sam Bell อีกคนหนึ่งอยู่ในรถ Sam รู้สึกตะลึงและตกใจ และตัดสินใจนำ Sam อีกคนกลับมารักษาและค้นหาความจริงที่ถูกปกปิดอยู่