在不远的未来，宇航员山姆·贝尔（山姆·洛克威尔 饰）已在远离地球的月球上生活了近3年，即将完成与月亮重工业公司签订的3年雇佣合同。他的工作是在月球地表开采月壤中的原始能源——氦 - 3。这份工作异常孤独，通讯卫星损坏已久，他无法与任何人联系，反复播放录音带里的声音成了他在这孤离世界里唯一的慰藉。 好在距离山姆离开月球、回家与妻子苔丝（多米尼克·麦克艾利戈特 饰）和女儿伊芙（卡雅·斯考达里奥 饰）团聚的时间越来越近，只需再撑几周。最终，山姆知道自己必将离开“萨朗”——这个人造的隔离基地，3年来他都住在这里，也终于能和除“柯里”（凯文·史派西配音）之外的人交流了，“柯里”是基地里的智能计算机。 然而，此时山姆的健康状况突然恶化，持续头疼还伴有幻觉，无法集中注意力，导致他在每日必经的轨道上驾驶月球车时出了车祸，差点丧命。回到基地等待康复时，山姆已完全不记得自己是怎么回来的，还惊讶地发现基地里出现了另一个自己，更年轻也更狂躁，宣称刚签了一份3年的月球采矿工作合同。 这个早期版本的克隆人出现，在一定程度上限制了山姆原本自由的生活和工作状态，但也意味着他有了“后勤人员”，能帮他一起整理基地，让一切恢复秩序。山姆争分夺秒，利用所剩不多的时间，试图弄清楚到底发生了什么，以及公司不可告人的秘密。