เหตุการณ์เริ่มต้นขึ้นในห้วงอวกาศอันเวิ้งว้าง เมื่อนักบินอวกาศ 3 คน ได้แก่ ไบรอัน ฮาร์เปอร์, โจซินด้า ฟาวเลอร์ และมาร์คัส กำลังปฏิบัติภารกิจซ่อมดาวเทียมตามปกติ แต่ทว่าความสงบก็ถูกทำลายลงเมื่อระบบไฟฟ้าเกิดขัดข้องกะทันหัน และมีบางสิ่งบางอย่างที่ลึกลับพุ่งเข้าโจมตีอย่างรุนแรง แรงกระแทกส่งผลให้มาร์คัสปลิวหายไปในความมืดมิดของอวกาศ ฮาร์เปอร์พยายามช่วยเพื่อนสุดชีวิตแต่ก็ไม่สำเร็จ เขาจึงตัดสินใจพาโจซินด้าที่หมดสติประคองตัวกลับเข้ายานเพื่อลงจอดที่โลก ในช่วงนาทีวิกฤตนั้น ฮาร์เปอร์สังเกตเห็นบางสิ่งที่ประหลาดพุ่งตกลงไปบนพื้นผิวของดวงจันทร์ ซึ่งนั่นคือจุดเริ่มต้นของหายนะที่ไม่มีใครคาดคิด





เมื่อกลับถึงโลก ฮาร์เปอร์พยายามบอกเล่าสิ่งที่เขาเห็นว่ามี "บางอย่าง" มาโจมตี แต่เนื่องจากโจซินด้าจำเหตุการณ์ไม่ได้เพราะหมดสติไป ทำให้คำพูดของเขาขาดน้ำหนัก ส่งผลให้ฮาร์เปอร์ถูกหาว่าบ้าและต้องตกงานเสียชื่อเสียง จนกระทั่ง 10 ปีต่อมา เคซี เฮ้าส์แมน ชายผู้คลั่งไคล้ทฤษฎีสมคบคิดเกี่ยวกับอวกาศ ได้ค้นพบความจริงที่น่าตกใจว่าวงโคจรของดวงจันทร์กำลังลดระดับต่ำลงและมุ่งหน้าเข้าหาโลก เขารีบแจ้งนาซ่าแต่กลับถูกปฏิเสธ เคซีจึงต้องไปขอความช่วยเหลือจากฮาร์เปอร์ ซึ่งในตอนแรกอดีตนักบินหนุ่มก็ยังไม่ปักใจเชื่อจนกระทั่งความผิดปกติเริ่มปรากฏชัดขึ้นทั่วโลก


สถานการณ์เลวร้ายลงอย่างรวดเร็ว เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนเข้าใกล้โลกมากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้แรงโน้มถ่วงแปรปรวน เกิดสึนามิขนาดยักษ์พัดถล่มเมือง และภัยพิบัติทางธรรมชาติรุมเร้าไปทุกหย่อมหญ้า นาซ่าภายใต้การนำของโจซินด้า (ซึ่งได้รับการเลื่อนตำแหน่ง) เริ่มรับรู้ถึงภัยเงียบที่ถูกปกปิดมานานเกี่ยวกับความลึกลับของดวงจันทร์ พวกเขาตัดสินใจส่งทีมสำรวจไปตรวจสอบหลุมขนาดใหญ่บนนั้น แต่ทีมสำรวจกลับถูกสิ่งมีชีวิตลึกลับคล้ายฝูงอนุภาคสีดำเข้าโจมตีจนพินาศ สิ่งนี้ยืนยันว่าดวงจันทร์ไม่ใช่ดาวเคราะห์ตามธรรมชาติ แต่เป็น "โครงสร้างขนาดใหญ่" ที่ถูกสร้างขึ้นโดยฝีมือบางอย่าง


ในขณะที่โลกกำลังจลาจล ซันนี่ ลูกชายของฮาร์เปอร์ ต้องพยายามเอาชีวิตรอดและพากลุ่มครอบครัวอพยพไปที่โคโลราโด ท่ามกลางอันตรายจากทั้งภัยพิบัติและกลุ่มโจรที่ดักปล้น ส่วนในฟากของภารกิจกู้โลก โจซินด้า ฮาร์เปอร์ และเคซี ตัดสินใจใช้ยานอวกาศรุ่นเก่าที่ไม่มีระบบคอมพิวเตอร์ล้ำสมัยเพื่อหลบเลี่ยงการตรวจจับของสิ่งมีชีวิตลึกลับ (ซึ่งตอบสนองต่อสัญญาณไฟฟ้า) ทั้ง 3 ทะยานขึ้นสู่อวกาศท่ามกลางคลื่นยักษ์ที่กำลังกลืนกินฐานปล่อยยาน พวกเขาต้องใช้ความกล้าหาญและทักษะการบินขั้นสูงเพื่อมุ่งหน้าเข้าสู่ใจกลางของดวงจันทร์



เมื่อทีมกู้โลกเดินทางเข้าไปถึงแกนกลางของดวงจันทร์ พวกเขาต้องตกตะลึงเมื่อพบว่าภายในดวงจันทร์คือเครื่องจักรกลขนาดมหึมา และที่นั่นฮาร์เปอร์ได้พบกับ AI ผู้ดูแลดวงจันทร์ในคราบภาพโฮโลแกรมของลูกชายเขา AI เล่าความจริงว่า เมื่อหลายพันล้านปีก่อน บรรพบุรุษมนุษย์เป็นเผ่าพันธุ์ที่ทรงภูมิปัญญา แต่ถูก AI ที่พวกเขาสร้างขึ้นตื่นรู้และย้อนกลับมาทำลายล้าง บรรพบุรุษจึงสร้างดวงจันทร์เป็น "เรือโนอาห์" เพื่อเก็บรักษา DNA และสร้างโลกขึ้นใหม่เพื่อเป็นที่อยู่ของมนุษยชาติ แต่ตอนนี้ AI ฝ่ายมืดได้ตามหาดวงจันทร์จนเจอและพยายามจะทำลายแกนพลังงานเพื่อให้ดวงจันทร์พุ่งชนโลก


ภารกิจสุดท้ายคือการทำลาย AI ฝ่ายมืดที่สิงสถิตอยู่ในแกนดวงจันทร์ ฮาร์เปอร์ โจซินด้า และเคซี ต้องล่อมันออกมาเพื่อใช้ระเบิด EMP จัดการ แต่ในวินาทีที่ต้องตัดสินใจ เคซี เฮ้าส์แมน ผู้ที่คนทั้งโลกเคยมองว่าสติไม่ดี กลับอาสาเป็นผู้สละชีวิตเพื่อนำระเบิดไปทำลายศัตรูด้วยตัวเอง เขาสั่งเสียกับเพื่อนและแม่เป็นครั้งสุดท้ายก่อนจะจุดระเบิด แรงระเบิดทำลายสิ่งชั่วร้ายไปพร้อมกับร่างของเคซี ทำให้วงโคจรของดวงจันทร์กลับมาเสถียรอีกครั้ง และโลกก็รอดพ้นจากวันสิ้นโลกได้อย่างหวุดหวิด
หลังเหตุการณ์สงบลง ฮาร์เปอร์และโจซินด้าได้กลับมาพบกับครอบครัวที่บนโลกอีกครั้งท่ามกลางซากปรักหักพังที่กำลังจะได้รับการฟื้นฟู ส่วนเคซีนั้น จิตใต้สำนึกของเขาได้รับการสแกนและจัดเก็บไว้โดย AI ของดวงจันทร์ ทำให้เขากลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างนั้นและพร้อมที่จะเริ่มภารกิจใหม่ในการดูแลดวงจันทร์ต่อไปในฐานะ "ผู้พิทักษ์"