В один из обычных дней, путешествуя по своему родному городу, Незнайка неожиданно наткнулся на загадочный камень, который внезапно привлек его внимание. Он тут же пришёл к выводу, что этот необычный камень упал с самой Луны, и с восторгом отдал его своему другу Знайке. Прошедшая ночь была полна удивительных открытий: Знайка, экспериментируя с камнем, обнаружил, что под воздействием магнитного поля он действительно обладает необычными свойствами, вызывая невесомость. Вдохновленный этой находкой, Знайка решил построить ракету, чтобы отправиться вместе с другими коротышками в захватывающее путешествие на Луну. Однако перед стартом у него произошел спор с астрономом Стекляшкиным, в котором обсуждалось, существует ли жизнь на спутнике Земли или нет.
Но как это часто бывает, планы коротышек не всегда идут гладко. Незнайка, не желая оставаться в стороне от предстоящего приключения, решил украсть прибор невесомости и чуть не потерял его в реке. В результате Знайка, переживая за безопасность миссии, отказывается взять его с собой. Однако Незнайка, полный решимости, решает спрятаться в ракете, чтобы отправиться в путешествие без разрешения. В компании своей не слишком легкой дружбы Пончика, который тоже остался бы на Земле из-за своих размеров, они вдвоем попадают в неожиданную ситуацию. Пончик, оказавшись в ракете, случайно запускает её, и оба коротышки оказываются в захватывающем космическом путешествии, не подозревая о том, какие приключения их ждут на Луне.