Господин Бедфорд — небогатый коммерсант, испытывающий финансовые проблемы. Он решил снять домик в тихой сельской местности и написать пьесу, чтобы заработать немного денег. Однако сосед донимает его шумом. Вскоре они знакомятся и оказывается, что это чудаковатый учёный, доктор Кейвор, который занят разработкой нового материала — «кейворита».
Главное свойство материала в том, что он может экранировать гравитацию. При испытании герои обнаруживают, что воздух над экраном из кейворита начинает фонтаном уходить из земной атмосферы в Космос. Кейворит в дальнейшем используется для создания небольшого сферического космического корабля, на котором двое землян и путешествуют с Земли на Луну.
На Луне герои вначале обнаруживают вокруг себя пустынный ландшафт. Но как только восходит Солнце, атмосфера Луны, замороженная за ночь, начинает плавиться и испаряться. На поверхности Луны начинается быстрый рост странных растений, которые создают непроходимые джунгли. Бедфорд и Кейвор оставляют капсулу и сразу теряются в буйных зарослях, где сталкиваются с необычными существами. Растущий голод заставляет их попробовать пару образцов местной флоры, определяемой ими как «грибы». Вскоре после этого у героев наступает эйфория, и начинаются галлюцинации. Землян захватывают насекомоподобные люди Луны, далее называемые «селенитами» (по имени богини Луны). Последние образовали общество со сложным социумом и разделением труда. Селениты живут в подземельях ("подлунных" пещерах), а для коммуникации используют радио.
Через некоторое время Бедфорду и Кейвору удалось бежать. Они убили нескольких селенитов (из числа своих похитителей) благодаря превосходству в силе. Герои поднимаются на поверхность Луны и разрабатывают план, как найти свой космический корабль. Им приходится разделиться. Бедфорд находит корабль и возвращается на Землю, в то время как Кейвор ранен и снова взят селенитами в плен. С собой Бедфорд прихватил некоторое количество золота, которое свободно распространено на Луне.
Бедфорд сажает корабль в Англии. Случается так, что он не уследил за космическим кораблём, и соседский мальчик, забравшись в него, в результате улетает в Космос. Тем временем Кейвор воспользовался периодом относительной свободы в Лунном обществе и даже смог дать селенитам уроки английского языка. Ему также удалось получить доступ к радиопередатчику, чтобы передать землянам (с использованием азбуки Морзе) историю своей жизни внутри Луны. Бедфорд на Земле публикует в журнале Strand Magazine подробности истории их путешествия, включая и некоторые дополнительные материалы, полученные от Кейвора по радио с Луны.
Кейвор с перерывами рассказывает всё, что случилось с ним после того, как его снова захватили. Но некоторые части его истории переданы невнятно (вероятно, ему пытались помешать, создавая помехи для радиосвязи). Из этих сообщений Бедфорд узнаёт о встрече Кейвора с Великим Лунарием — правителем селенитов. Во время этой встречи Кейвор изображает человечество на Земле как сообщество хищных существ, наслаждающихся войной и чуждых моральных ценностей. В качестве примера он описывает сражение при Коленсо. В ответ на это Великий Лунарий решает прервать все контакты с Землёй. Передачи Кейвора обрываются на полуслове, когда он собрался открыть землянам секрет изготовления кейворита («Кейворит делается так: возьмите…»; «…лезно»).