1970년, 미국에서 아폴로 18호, 19호, 20호의 발사 계획이 예산 문제로 전면 취소 된 후 아폴로 17호는 달에 간 마지막 우주 탐사선으로 공식 기록된다. 하지만 2011년, 웹사이트에서 아폴로 17호가 마지막 탐사선이 아님을 입증하는 84시간 분량의 미확인 동영상이 공개되며 아폴로 18호를 둘러싼 음모론이 제기된다.
존, 네이트, 벤 세 명의 우주인은 미정부의 극비프로젝트 수행을 위해 아폴로 18호에 탑승하게 된다. 임무수행 도중 소련 우주 비행사의 잔해를 발견하게 된 후 연이어 발생하는 미스터리한 사건으로 인해 혼란에 빠진 그들. 탐사를 마치고 난 우주인 네이트는 이상행동을 보이기 시작하는데…
