Năm 2011, các phi hành gia Brian Harper, Jocinda "Jo" Fowler và người mới Marcus đang thực hiện nhiệm vụ trên tàu con thoi để sửa chữa một vệ tinh. Một bầy công nghệ bí ẩn của người ngoài hành tinh tấn công vệ tinh, giết chết Marcus và đánh Jo bất tỉnh trước khi đào hầm vào bề mặt Mặt Trăng. Brian, nhân chứng duy nhất của sự việc, đã đưa tàu con thoi bị tê liệt trở lại Trái Đất, nhưng câu chuyện của anh bị bác bỏ và anh bị NASA sa thải.

Mười năm sau, nhà lý thuyết âm mưu K.C. Houseman, người tin rằng Mặt Trăng là một siêu cấu trúc nhân tạo, đã bí mật sử dụng thời gian trên kính viễn vọng nghiên cứu. Anh phát hiện ra rằng quỹ đạo của Mặt Trăng đang quay gần Trái Đất hơn và cố gắng chia sẻ những phát hiện của mình với Brian bị thất sủng. NASA cũng phát hiện ra điều bất thường, nhưng K.C. đã công khai trên phương tiện truyền thông xã hội, dẫn đến sự hoảng loạn toàn cầu. Jo hiện là phó giám đốc NASA, phóng tàu vũ trụ trên tên lửa SLS Block 1 để điều tra sự bất thường. Cũng chính bầy đàn ngoài hành tinh đó đã tấn công, giết chết cả ba phi hành gia trên Mặt Trăng sau khi họ thả một tàu thăm dò vào một trục nhân tạo sâu hàng km đã mở ra trên bề mặt Mặt Trăng.

Khi quỹ đạo của Mặt Trăng lệch trục, Mặt Trăng ngày càng rơi gần Trái Đất hơn, gây ra nhiễu động địa chấn và lực hấp dẫn. Jo gặp cựu quan chức NASA Holdenfield, người tiết lộ rằng Brian đã bị mất uy tín do sự che đậy của NASA có từ thời Apollo 11; trong lần hạ cánh đầu tiên lên Mặt Trăng, việc mất điện vô tuyến kéo dài hai phút nhằm che giấu bằng chứng về ánh sáng rung động trên bề mặt. Apollo 12 cũng tiết lộ rằng Mặt Trăng rỗng và một thiết bị EMP quân sự được tạo ra để tiêu diệt bầy đàn đã bị bỏ rơi vì lý do ngân sách.

Với sự giúp đỡ từ chồng cũ, Tướng Doug Davidson, Tham mưu trưởng Không quân Hoa Kỳ, Jo trưng dụng EMP và giải cứu tàu con thoi Endeavour đã nghỉ hưu khỏi một bảo tàng để phục vụ cho nhiệm vụ mới: điều chỉnh quỹ đạo của Mặt Trăng và tiêu diệt bầy đàn. Brian, K.C. và Jo phóng cùng EMP, thoát ra khỏi quỹ đạo trong gang tấc khi một cơn sóng thần phá hủy Căn cứ Không quân Vandenberg.

Họ tiến vào bên trong Mặt Trăng, một không gian giống một quả cầu Dyson được cung cấp năng lượng bởi một ngôi sao lùn trắng ở trung tâm của nó. Hệ điều hành AI của quả cầu Dyson giải thích cho Brian rằng hàng tỷ năm trước, tổ tiên của loài người có công nghệ tiên tiến đã bị tiêu diệt bởi một AI phản bội; họ đã xây dựng Mặt Trăng như một con tàu giữa các vì sao để tạo ra và gieo mầm sự sống trên Trái Đất, nhưng bầy đàn—một trong những AI độc hại—đã phát hiện ra Mặt Trăng và đang hút năng lượng từ nguồn năng lượng của nó, làm mất ổn định quỹ đạo của nó.

Trong khi đó, con trai của Brian là Sonny, con trai của Jo là Jimmy và người chăm sóc của cậu bé là Michelle cố gắng tiếp cận boongke quân sự của Doug ở vùng núi Colorado, tìm vợ cũ của Brian và mẹ của Sonny là Brenda, chồng của cô ấy là Tom và gia đình kế của họ. Thoát khỏi những thảm họa do Mặt Trăng ở gần gây ra và chống lại những người sống sót khác, cả nhóm tìm thấy sự an toàn trong một đường hầm trên núi. Khi cô con gái út của anh ấy hết oxy, Tom đã nhường cho cô ấy cái bình oxy của mình, sau đó chết vì thiếu oxy khi Mặt Trăng tiến vào bầu khí quyển. Tổng thống ra lệnh tấn công hạt nhân vào Mặt Trăng đang đến gần, nhưng Doug từ chối tuân theo, các mảnh vỡ làm sập boongke ngay sau đó, có lẽ đã giết chết Doug và mọi người bên trong.

Vì bầy đàn chỉ tấn công sự sống hữu cơ khi có hoạt động điện tử, K.C. đã thu hút bầy đàn ra sau đó hy sinh bản thân để kích nổ EMP. Jo và Brian quay trở lại Trái Đất, đoàn tụ với gia đình của họ và sức mạnh của Mặt Trăng được phục hồi, quay trở lại quỹ đạo bình thường của nó, nhưng giờ nó đã rũ bỏ lớp vỏ ngoài bằng đá. Tái tạo lại ý thức của K.C., hệ điều hành của Mặt Trăng xuất hiện với hình dạng con mèo của anh ấy - Fuzz Aldrin và mẹ của anh ấy, nói rằng bây giờ họ phải "bắt đầu".