Действие картины происходит на специальном лунном комплексе по добыче ценного ископаемого. Помимо многофункционального робота на станции находится только один человек, астронавт по имени Сэм, блистательно сыгранный С. Рокуэллом. Работа главного героя картины заключается в сохранении собранного гелия и обслуживании оборудования для его добычи. Связь с Землей давно нарушена, и только иногда он может получать небольшие видеообращения от семьи. Во время очередного выхода на лунную поверхность случается авария, после которой Сэм теряет контроль над собой. Очнувшись внутри базы, герой начинает сомневаться в том, что знает все необходимое о ней, о себе, корпорации, роботе-помощнике и своей миссии. Незаметно вернувшись на место аварии, астронавт обнаруживает вещь, которая меняет все. Какие тайны скрыты на лунной поверхности, что недоговаривают база и руководство, можно узнать, посмотрев картину «Луна 2112»