Die Zukunft. Irgendwann. Auf dem Mond. Hier wird der Energiebedarf der Erde gedeckt – durch den Abbau von Helium-3. Sam Bell ist der einzige Astronaut in einer allein zu diesem Zweck errichteten Mondbasis, wobei er von einer künstlichen Intelligenz namens GERTY unterstützt wird. Nach beinahe drei Jahren ohne direkten Kontakt zu anderen Menschen und wenige Tage, bevor sein Vertrag ausläuft und er zur Erde zurück kann, ist er psychisch in schlechter Verfassung und leidet an Halluzinationen, wodurch es zu einem Unfall außerhalb der Basis kommt.
Nach dem Unfall wird Sam von seinem eigenen Klon gerettet. Nach anfänglichen Konflikten kooperieren Sam 1 und Sam 2. Mit Hilfe von GERTY entdecken sie, dass es neben ihnen noch eine ganze Reihe von Klonen gibt. Sie warten bewusstlos in einem geheimen Untergeschoss der Basis auf ihre Aktivierung. Es stellt sich heraus, dass der "Drei-Jahres Vertrag" zugleich die Lebenserwartung der Klone angibt. Nach Ablauf dieser drei Jahre wurde jeder in der vermeintlichen Rückflugkapsel verbrannt. Klone werden ebenfalls getötet, sobald sie ihre Aufgabe nicht mehr erfüllen können. Die Erinnerungen der Sam Bells an ihre Familie auf der Erde sind 15 Jahre alte Kopien des Bewusstseins eines ursprünglichen Sam Bell, der auf der Erde lebt.
Als Sam 1 und Sam 2 das alles zusammengepuzzelt haben, ist längst ein Rettungsteam unterwegs, um die Folgen des Unfalls im Sinne der Auftraggeber zu bereinigen und die nicht ganz legale Geschichte mit den Klonen unter der Decke zu halten …
Alles ist anders, und dennoch in vielen Details bekannt. Einschlägige Filmmagazine bescheinigen dem Film „die beste Qualität seit Blade Runner”. Das mag übertrieben erscheinen, vor allem angesichts der kargen Dekors; tatsächlich aber lässt das Thema vom Menschenrecht des Individuums auf Leben diesen direkten Vergleich zu. Jones greift fröhlich in die SciFi-Kiste: GERTY ist eindeutig eine Verbeugung vor HAL aus Kubricks 2001: Odyssee im Weltraum (1968), die einsame Arbeit erinnert an Douglas Trumbulls Lautlos im Weltraum (1972), auch Solaris, Alien (1979) oder Outland – Planet der Verdammten kommen als Zitate.
Trotzdem ist das kein abgekupfertes Filmchen. In 33 Drehtagen und mit einem Budget von fünf Millionen Dollar hat Jones die Versatzstücke der zitierten Klassiker für eine eigenständige Geschichte genutzt, die zwischen Absurdität und Drama hin und herpendelt; man weiß nicht, ob man mit dem Klon weinen oder lachen soll. Das BoxOffice brachte am Ende 9,7 Millionen US-Dollar. Sam Rockwell ("Frost/Nixon" – 2008; "Die Ermordung des Jesse James durch den Feigling Robert Ford" – 2007) erweist sich als Glücksgriff, wandelt perfekt zwischen Tragik und Thriller.
Einzig das gemächliche Tempo des Films, das die Einsamkeit des Mondschürfers unterstreichen soll, stört. Etwas mehr Gas hätte Duncan Jones schon geben dürfen.Von der Kritik wurde der Film überwiegend positiv aufgenommen. Im Rahmen der British Independent Film Awards 2009 wurde "Moon" als bester britischer Independent-Film sowie als bestes Regiedebüt ausgezeichnet.