Regisseur Roland Emmerich (Independence Day, The Day After Tomorrow) ) is terug met een epische rampenthriller. In Moonfall komt de maan in botsing met iets mysterieus waardoor ze van haar baan raakt en in ramkoers komt met de planeet aarde. Het is slechts een kwestie van weken voordat een botsing het leven op onze planeet volledig zal uitroeien. NASA executive Jo Fowler (Halle Berry) is ervan overtuigd dat ze de aarde kan redden, maar heeft daar wel haar nukkige en aan lager wal geraakte ex collega Brian Harper (Patrick Wilson) voor nodig. Terwijl de rampen zich op aarde al beginnen te voltrekken, gaan de twee samen met space-nerd en ruimte rookie KC Houseman (John Bradley) op ruimtemissie voor een allerlaatste kans om het noodlot te keren. Daar ontdekken de bondgenoten dat de maan niet is wat we altijd gedacht hebben…