Une force mystérieuse a propulsé la Lune hors de son orbite et la précipite vers la Terre. L'impact aura lieu dans quelques semaines, impliquant l'anéantissement de toute vie sur la planète. Jocinda Fowler, ancienne astronaute qui travaille pour la Nasa, est convaincue de détenir la solution pour sauver l'humanité, mais seules deux personnes lui font confiance : un astronaute qu'elle a connu autrefois, Brian Harper, et un théoricien du complot, K.C. Houseman. Ces trois improbables héros vont tenter une mission impossible dans l'espace... et découvrir que notre Lune n'est pas ce que nous croyons.