Вчений робить в Академії доповідь про можливість польоту на Місяць. Після бурхливих дискусій вирішено відправити на Місяць експедицію, для якої будується космічний корабель у вигляді порожнього снаряда, який запускається в космос пострілом з величезної гармати. Снаряд падає на Місяць. Академіки виходять на поверхню Місяця, любуються видом на Землю й лягають спати. Ранком вони йдуть досліджувати знайдену печеру, де зустрічають стрибаючих селенітів (у фільмі їх зображували професійні акробати). Розправившись із селенітами за допомогою парасольок, учені вирішують повернутися на Землю, сідають у снаряд, після чого останній академік зіштовхує снаряд із краю Місяця й сам стрибає слідом. Снаряд падає в океан і благополучно допливає до гавані. Прибулих мандрівників з пошаною зустрічають співвітчизники.
Кольорова версія
Режисер зняв стрічку в двох версіях — чорно-білій та кольоровій, яку розфарбовували вручну (як і щонайменше 4 % усієї продукції Мельєса, зокрема, фільми Королівство фей, Неможлива подорож[en] , Сон раджі[en] та Севільський цирульник[en][4]
). Тривалий час кольорову версію фільму вважали втраченою. Лише 1993 року анонімний колекціонер подарував її барселонській фільмотеці. Однак стрічка перебувала в занедбаному стані. За реставрацію стрічки, яка тривала цілий рік, взялась лабораторія Technicolor (Лос-Анджелес). Прем'єра фільму з новим саундтреком французької групи «Air» відбулась на Каннському кінофестивалі11 травня2011 року[5][6].
Фільм вважається одним з безумовних шедеврів раннього кінематографа завдяки постановочної винахідливості Мельєса: він блискуче витримав іронічну інтонацію і наповнив картину спецефектами, більшість яких винайшов сам.
Хрестоматійну популярність придбав кадр, де снаряд потрапляє Місяцю прямо в око.
У 1993 році якийсь анонімний колекціонер приніс в дар фільмотеці Каталонії в Барселоні вважався безповоротно втраченим кольоровий варіант фільму. Проте плівка була у вкрай жалюгідному стані. Тривалий процес відновлення фільму завершився в 2011 році. «Друга прем'єра» фільму відбулася на 64-му Каннському кінофестивалі.