บนโลกที่ยิ่งใหญ่ยังเล็กไปกับการถูกมนุษย์ผลาญทรัพยากรจนเกือบหมด เมื่อปราศจากพลังงานธรรมชาติจำเป็นต้องหาแหล่งใหม่ที่ไม่ใช่โลกแต่เป็นดวงจันทร์ ซึ่งนั้นคือ ฮีเลียม-3 ที่ได้มาจากดินบนผิวดวงจันทร์ ทำให้บริษัท Lunar Industries ก็เปิดสถานีอวกาศบนดวงจันทร์แห่งเดียว โดยลูกจ้างที่ประจำการอยู่มีแค่เพียงแซมเบล(Sam Rockwell) และหุ่นยนต์ของบริษัทที่ชื่อ GERTY(ให้เสียงโดย Kevin Spacey)เท่านั้น
แซมเบลกับการปฏิบัติภารกิจบนดวงจันทร์ที่จำเจเกือบ 3 ปีกำลังจะได้กลับโลกเพราะสัญญาว่าจ้างที่กำลังหมดลง แต่ด้วยวิสัยที่ผิดแปลกไปเมื่อแซมเบลเจออุบัติเหตุแบบไม่ได้ตั้งใจ แต่แล้วเขาต้องตื่นขึ้นมาบนเตียงด้วยอาการงุนงงและสงสัยเมื่อทราบว่าบางอย่างมีเบื้องหลังเพราะเขาเห็นตัวเองอีกคนและหุ่นยนต์ของเขากำลังปิดบังบางอย่างที่ตัวเขาเองมีส่วนเกี่ยวข้องแต่เป็นความลับ ซึ่งทำให้เขาต้องอึ้งกันไปสุดๆ