Wir befinden uns in einer nicht allzu weit entfernten Zukunft. Das Energieproblem der Erde ist gelöst, man nutzt jetzt das aus der Mondoberfläche gewonnene Helium-3 als Brennstoff. Das Monopol dafür liegt bei der amerikanische Firma Lunar Industries. Der Astronaut Sam Bell (Sam Rockwell) überwacht als Mechaniker den Helium-3-Abbau – ein einsamer Mann auf der dunklen Seite des Mondes. Ganz allein erfüllt er auf der Station “Sarang” einen Dreijahresvertrag, dessen Ende allerdings bald in Sicht ist. Dummerweise ist der Nachrichtensatellit kaputt, deshalb kann Sam nicht direkt mit der Erde kommunizieren. Für Kontakte bleibt ihm nur die Möglichkeit, Mitteilungen aufzunehmen und als Dateien an seine Familie oder zur Bodenstation zu schicken.

In wenigen Wochen wird Sams Job auf dem Mond vorüber sein. Er freut sich auf die Rückkehr zu seiner Frau Tess und seiner dreijährigen Tochter Eve. Endlich wird er wieder jemanden haben, mit dem er reden kann. In der Mondbasis gibt es zur Unterhaltung nur den Computer “Gerty”, der zwar sprechen kann und versucht, Sam ein guter Kumpel zu sein, aber letztlich doch ein schlichtes Gemüt ist.

Plötzlich beginnt Sams Gesundheit sich zu verschlechtern. Er hat starke Kopfschmerzen, kann nicht mehr richtig sehen und halluziniert. Das führt zu einem Unfall, als Sam mit dem Mondrover unterwegs ist, um eine Routineinspektion der Anlage durchzuführen. Nach dem Unfall erwacht Sam im Krankenzimmer der Mondstation, wie er dort hin kam, ist unklar. Während er sich erholt, taucht plötzlich eine jüngere, aggressive Version seiner selbst auf der Station auf. Der “zweite” Sam behauptet, er sei von Lunar Industries angeheuert worden, einen Dreijahresvertrag auf dem Mond zu erfüllen, genau wie der “erste” Sam.

Allmählich gelangt Sam zu der Überzeugung, seine jüngere Version sei ein Klon, den man von ihm hergestellt habe. Aber wer hat das getan, und wie kommt er auf den Mond? Von der Bodenstation erhält er keine Erklärung, und in Sam keimt der Verdacht, dass die Firma Lunar Industries ein böses Spiel mit ihm treibt. Er will herausfinden, was auf der Mondstation tatsächlich vor sich geht. Dazu muss er aber den “zweiten” Sam überreden, ihm zu helfen. Und er muss sich beeilen, denn von der Erde wurde bereits ein Raumschiff mit Männern losgeschickt, die auf der Mondstation nach dem Rechten sehen sollen.

 “Moon” erzählt eine Geschichte voller Paradoxe: Der Film zeigt eine intime Charakterstudie im weitläufigen Setting des Weltalls; ein Drei-Personen-Stück mit nur einem Schauspieler; und eine Vision der Zukunft, die sich aus vergangenen Science-Fiction-Klassikern speist. Außerdem ist  “Moon” ein ganz irdisch spannender Thriller, der auf dem Mond stattfindet.