In nicht allzu ferner Zukunft wird der Mond für den Rohstoff Helium-3 ausgebeutet, der für die Erde eine unerlässliche Energiequelle geworden ist. Die automatische Station wird von jeweils einem Astronauten betreut, der für drei Jahre ein Leben in Einsamkeit überstehen muss, bervor er zum ‘Schichtwechsel’ zur Erde zurückkehren kann. Einer dieser Astronauten ist Sam Bell, der seinen Dienst bereits fast vollständig absolviert hat. Trotz seines Computer-Assistenten GERTY hat ihm die Einsamkeit psychisch sehr zugesetzt und er beginnt langsam zu halluzinieren.
Dies führt schließlich dazu, dass er bei einer Ausfahrt einen Unfall hat, der ihn schwer verletzt außerhalb der Basis zurücklässt. Rettung erfährt er schließlich von sich selbt: Ein Doppelgänger von ihm erettet ihn aus dem Wrack. Beide sind überzeugt, der wahre Sam Bell zu sein. Sie beschließen, dem Geheimnis auf den Grund zu gehen, schließlich darf nur einer von ihnen zur Erde zurück.