一年前，作为特种部队一员的约瑟夫·史密斯中士在阿富汗战场经历了常人难以想象的血雨腥风。因某起事件他被军事法庭指控，并被诊断患有攻击压力症。之后约瑟夫从医院逃出，混迹在流浪汉中间艰苦求生。他化名乔伊，与名叫伊莎贝尔的女孩结伴。在一次被歹徒袭击之后，慌不择路的乔伊意外闯入一幢无人房间，适逢主人赴美公干，他放心享用主人的一切物品。饱受精神困扰的他，似乎只能从善良的修女克里斯蒂娜那里得到些许帮助。 偶然机会，乔伊涉足中国黑道，在刀头舔血赚取营生的同时，他意外听到关于伊莎贝尔的消息。

未来世界，随着科技的飞速进步，地球的污染也越来越严重。为了遏制这种现状，一家名为月能工业有限公司的企业应运而生。该公司致力于月球能源的开发，通过采集氦-3来满足地球对能源的需求。月能公司在月球设有基地，山姆·贝尔正是该基地上唯一的工作人员。山姆是公司聘用的合同工，他已在月球孤零零地生活3年，陪伴他的只有智能机器人戈蒂。枯燥乏味的生活令山姆归心似箭，在还有两周就离开月球的时候，山姆偶然遭遇一起事故...

故事发生在并不算遥远的未来，人类在月球背面发现了一种岩石，它直接吸收太阳的能量，并在其中储存为气体氦3。为了开发新型资源，一家名为“月球巨人”的公司在月亮上建立了基地，从事矿石的挖掘工作。而山姆·贝尔是这个月球基地唯一一个员工，陪伴他的只有一名机器人戈蒂（凯文·斯派西 配音）。在这孤独而漫长的3年，山姆靠着憧憬其后美满的地球生活撑了下来。但当合同即将期满之时，不寻常的事情发生了。一次事故中山姆救回了一个和自己长得一模一样的人类，他逐渐发现这背后隐藏的秘密。

美国国防情报局特工亨利，准备退休之际意外遭到一名神秘杀手的追杀，在两人的激烈较量中，他发现这名杀手竟然是年轻了20多岁的自己，一场我与我的对决旋即展开，而背后的真相也逐渐浮出水面。