这是一个极有可能变成现实的科幻故事：不远的未来，宇航员萨姆・贝尔(山姆・洛克威尔饰)已经在距离地球很遥远的月球上生活了近3年的时间了，即将完成与月亮重工业公司所签订的一份为期3年的雇佣合同，而他需要做的工作就是，在月球的地表开采月壤中的原始能源--氦-3。 对于萨姆来说，他所从事的是一份异常孤独的工作，因为用来通讯的人造卫星坏掉好久了，使得他无法和任何人取得联系，过于寂静的环境只会让时间更加地难熬，而反复播放录音带里的声音信息，就成了萨姆在这个孤离的世界中惟一的慰藉。 谢天谢地的是，距离萨姆离开月球返回家园的时间越来越接近了，再撑上短短几周的时间，他就能够和妻子泰丝(多米尼克・麦克艾利戈特饰)以及女儿伊夫(卡雅・斯考达里奥饰)团聚了。最终，萨姆知道自己势必会离开“萨朗”这个被隔离起来的孤独的世界--那是人类在月球建立的基地，是这3年来被萨姆称之为家的栖息之所，而他也终于能够和除了“歌蒂”(凯文・史派西配音)以外的人说话了，“歌蒂”是基地里的智能计算机。 可是，就在这个当口，萨姆的健康状况却突然开始恶化，持续的头疼伴随着幻觉，令他没办法将注意力集中，结果导致了一场几乎要了他的性命的意外事故，他驾驶的月球车行驶在每天必经的轨道上，竟然出车祸了。当萨姆回到基地等待复原的时候--可是对于自己是怎么回到这里的，他已经完全没有记忆了……萨姆突然发现基地出现了除他之外的人类，那是一个更加年轻也更狂躁的自己，他宣称自己刚刚签了一份历时3年的工作合同，来月球进行采矿工作。 这个早期的自己的克隆版本的出现，对萨姆随心所欲的生活和工作状态确实产生了很大程度上的限制，可这同时也意味着他身边多了一个“后勤人员”，帮助他一起整理基地，让所有的一切都回到有秩序的正轨当中。萨姆争分夺秒地利用所剩不多的有限时间，尝试着想要理清到底发生了什么事，自己是不是成了所在公司不可告人的计划的一个组成部分？..