Da quasi tre anni, l'astronauta Sam Bell conduce un'esistenza solitaria nella base lunare 'Sarang', un impianto costruito dalla Lunar Industries per estrarre dal satellite terrestre la principale fonte di energia per il pianeta Terra: l'Elio-3. Il suo unico interlocutore è il computer della base, Gerty, che non offre però grandi spunti di conversazione. Fortunatamente, il suo contratto sta per scadere e Sam farà presto ritorno da sua moglie Tess e dalla loro figlioletta Eve, con cui in questi anni ha avuto contatti solo attraverso messaggi registrati. Tuttavia, un improvviso deterioramento della sua salute, un incidente quasi fatale e un misterioso clone di lui stesso, ma più giovane, catapulteranno Sam in un drammatico incubo...