En un futuro cercano, el astronauta Sam Bell vive en la cara oculta de la luna, mientras completa un contrato de tres años con Lunar Industries para establecer una mina de Helio-3, fuente primaria de energía terrestre. Es un trabajo solitario, que se hace aún más difícil cuando un satélite defectuoso impide la comunicación en directo con su hogar. Todo lo que puede enviar y recibir Sam son mensajes grabados. Por suerte, su tiempo en la luna está a punto de acabar y en apenas un par de semanas regresará y se reunirá con su mujer, Tess y su hija de tres años, Eve. Finalmente dejará el aislamiento de "Sarang", la base lunar que ha sido su casa durante tanto tiempo y podrá hablar con alguien más además de "Gerty", el ordenador de la base, que si bien tiene buenas intenciones no deja de ser una simple máquina.

Súbitamente, la salud de Sam empieza a deteriorarse. Sufre dolores de cabeza, alucinaciones y falta de concentración que lo llevan a tener un accidente casi fatal durante una excursión de rutina en un vehículo lunar. Mientras se recupera en la base (sin saber cómo llegó hasta allí), Sam conoce a una versión más joven y airada de sí mismo que sostiene está allí para cumplir con el mismo contrato que Sam comenzó años atrás.

Confinado con lo que parece ser un clon de sí mismo, con un equipo de apoyo en camino para ayudarlo a poner la base otra vez en funcionamiento, Sam pelea contrarreloj para descubrir qué es lo que está ocurriendo y dónde encaja él dentro de los planes de la compañía.