Задача Сэма подходит к завершению: он целых три года провел на Луне, следя за работой автоматизированной станции, добывающей редкий газ. Такое долгое одиночество, сменяющееся лишь разговором с ГЕРТИ — говорящим роботом, сталким собеседником в бесконечной пустоте, способно потрясти даже устойчивого человека. Изоляция выстроила собственные законы: дни расплывались в однообразии, мысли тянулись к воспоминаниям и страхам, а ощущение собственной уязвимости становилось все ощутимее. За две недели до установленной даты возвращения на Землю Сэм неожиданно сталкивается с сменщиком — человеком, который должен занять его место и продолжить миссию. Встреча с новым участником смены заставляет переоценить ритм работы, обязанности и неуловимое значение самой лунной станции в его жизни. ГЕРТИ продолжает говорить и подталкивает Сэма к новым рассуждениям о себе, о человеческой связи и о том, как одиночество трансформирует восприятие мира. Когда шлюз наконец открывается и наступает момент возвращения, Сэм понимает, что его путь на Землю может стать началом совершенно иной истории, чем та, к которой он привык.
По словам режиссера Дункана Джонса, фильм был показан некоторым специалистам из NASA, которые поинтересовались, почему добыча газа H3 (helium-3) велась на обратной стороне Луны, когда как на видимой части, H3 есть в большем количестве. Выбор обратной стороны Луны для добычи газа объяснили опасением навредить живой природе.
Сцены на поверхности Луны были сняты с использованием миниатюрных моделей. Съёмки заняли более трёх дней.
Фильм был снят во время забастовки сценаристов, из-за которой многие другие проекты были остановлены. Режиссер Дункан Джонс говорит, что ему благодаря затишью удалось набрать в команду первоклассных мастеров по спецэффектам.
Песня, которая играет у Сэма на будильнике, это сингл 1991 года британского исполнителя Чесни Хоукса — «The One and Only».