故事发生在并不算遥远的未来，人类在月球背面发现了一种岩石，它直接吸收太阳的能量，并在其中储存为气体氦3。为了开发新型资源，一家名为“月球巨人”的公司在月亮上建立了基地，从事矿石的挖掘工作。而山姆·贝尔是这个月球基地唯一一个员工，陪伴他的只有一名机器人戈蒂（凯文·斯派西 配音）。在这孤独而漫长的3年，山姆靠着憧憬其后美满的地球生活撑了下来。但当合同即将期满之时，不寻常的事情发生了。一次事故中山姆救回了一个和自己长得一模一样的人类，他逐渐发现这背后隐藏的秘密……　　人类在月球上发现了一种稀有的能源：氦－3，为了用这种新型的能源来解决地球上的能源危机，一家名为“月球巨人”的公司在月球上建立了基地开采能源。山姆·贝尔就是这家公司里的一个恪尽职守的矿工，他已经在月球上辛辛苦苦地工作了3年。整个月球基地里只有他一个人，陪伴他的只有一台叫做戈蒂的机器人（凯文·史派西配音）。　　在这三年里，他没有出过任何纰漏，他严格地按照工作手册上的指导行事。每一天过得都极其平淡，甚至是索然无味。在日复一日的劳作和孤独中，山姆时常会回忆起自己以前的过错，并渐渐改正着自己的坏脾气。每天的闲暇时间里，他都会憧憬回到地球，和妻子孩子团聚，提前退休、享受生活。　　但是，天不遂人愿，就在山姆可以完成合同回到地球前不久，他被调离了月球基地。在离开基地的两个星期里，他听到了很多关于基地的小道消息，看到了很多不正常的现象。在一次矿厂的坍塌事故中，他救回了一个长得和自己一模一样的人类－－看起来山姆的生命受到了威胁，看起来月球上还有许多未知的秘密，看起来山姆似乎没有那么容易就能回到地球了……