Moonfall filmində naməlum səbəblərdən Ay orbitdən çıxır və Yer kürəsinə doğru hərəkət etməyə başlayır. Yerin cazibə qüvvəsi və bütün fizika qanunları pozulur. Nəhəng sunamilər, zəlzələlər, vulkan püskürmələri və iqlimdəki kəskin dəyişikliklər kimi ağlasığmaz fəlakətlər dünyanı qorxu və xaos içində qoyur. Keçmiş NASA astronavtı Jo Fowler (Halle Berry) bu vəziyyəti həll edə biləcəyinə və toqquşmanın qarşısını almağın mümkün olduğuna inanır. Lakin iş yoldaşlarından yalnız biri (Patrick Wilson) ona inanır. Təcili vəziyyətdə, bu sahənin mütəxəssisi olmayan bir qrup alim, Yer üzündə həyat sona çatmadan Aya gedib toqquşmanı əngəlləmək tapşırığını qəbul edir. Lakin oraya çatdıqda, Ayın düşündükləri kimi Yerin ətrafında fırlanan nəhəng bir daş parçasından ibarət olmadığını anlayacaqlar.