La historia de Moon narra un futuro cercano en el que un astronauta, Sam Bell, vive en la cara oculta de la luna. Su función allí es trabajar con un contrato para Lunar Industries para poner en marcha la una mina de Helio-3, una potente fuente de energía para la tierra.
Se trata de un duro trabajo en total soledad, y esta soledad se acentúa cuando el satélite de comunicación comienza a dar problemas e impide la comunicación con su familia en directo. Así pues todos los mensajes que envía deben ser grabados y todas las conversaciones que mantiene son con el ordenador de la base.
Sin embargo el contrato está llegando a su fin y dentro de unas semanas podrá volver a la Tierra y reunirse con su mujer y su hija de tres años.
Pero su salud se ve afectada súbitamente. Sufre fuertes dolores de cabeza, alucinaciones y falta de concentración en sus labores, lo que provoca un terrible accidente durante una salida de rutina en vehículo lunar. En ese momento descubrirá un secreto acerca de sí mismo que lo cambiará todo.
