Trong một tương lai không xa, cuộc khủng hoảng năng lượng trên Trái đất đã được giải quyết nhờ phát hiện ra một loại đá trên Mặt trăng. Sam Bell, một nhân viên hợp đồng của công ty Lunar, đảm nhiệm việc khai thác đá này trên Mặt trăng trong ba năm. Hiện chỉ còn hai tuần nữa là hợp đồng của anh kết thúc, anh mong chờ được về nhà đoàn tụ với vợ và cô con gái hai tuổi mà anh chưa từng gặp mặt.
Sam làm việc trong một trung tâm điều khiển hiện đại với sự hỗ trợ của robot thông minh Gerty. Mọi thứ đang diễn ra suôn sẻ cho đến khi anh bắt đầu gặp các ảo giác và sức khỏe giảm sút nghiêm trọng. Sau một tai nạn ngoài bề mặt, Sam tỉnh dậy và thấy mình đã trở lại trung tâm điều khiển. Gerty thông báo rằng anh đã mất một phần trí nhớ.
Sự việc trở nên phức tạp khi Sam phát hiện ra một người giống hệt mình đang nằm trong xe ở hiện trường vụ tai nạn. Anh quyết định đưa người kia về trung tâm để chữa trị và tìm hiểu những bí ẩn đằng sau sự việc. Những gì anh phát hiện ra sẽ thay đổi hoàn toàn quan điểm của anh về bản thân và nhiệm vụ của mình trên Mặt trăng.