Filmen begynner med en forsker-kongress der professor Barbenfouillis (spilt av Méliès selv) prøver å få med kollegene sine på en reise for å utforske månen. De lar seg etter hvert overtale, organiserer en ekspedisjon, og blir sendt til månen i et rakett-lignende romskip. Kort tid etter at de blir skutt ut fra Jorden, lander romskipet i sentrum av månen som framstilles som en menneskelig skapning.