Das Jahr 1999: die Menschheit hat eine feste Station auf dem Mond errichtet, welche mit über 300 Menschen besiedelt ist; die Mondbasis Alpha. Dort übernimmt gerade Commander John Koenig (Martin Landau) das Kommando, während sich die Astronauten der Station auf ihre erste Landzeitmission in die Tiefen des Weltalls vorbereiten. Ihr Ziel ist der Planet Meta, eine mögliche neue Erde. Beim Eintreffen von Koenig sind Professor Victor Berman (Barry Morse) und Dr. Helena Russell (Barbara Bain) gerade damit beschäftigt, einer mysteriösen Nervenkrankheit auf die Spur zu kommen, welche bereits mehrere Todesopfer forderte. Schließlich findet das Team die Ursache in dem Atommüll der Erde, für den man den Mond als Endlager missbraucht. Diese Erkenntnis kommt jedoch zu spät, denn eine fatale Explosion nie gesehenen Ausmaßes schleudert den Mond aus seiner Umlaufbahn ins Weltall. Als Computer und Adler-Raumschiffe wieder funktionstüchtig sind, ist es für eine Rückkehr zur Erde bereits zu spät. Immer wieder unvorhersehbaren Raum-Zeit-Sprüngen ausgesetzt driftne der Mond, die Mondbasis und ihre tapfere Mannschaft fortan durch das All. Auf der Suche nach einer neuen Heimat treffen sie auf ihre Reise immer wieder mit fremden Lebewesen zusammen, die ihnen nicht alle wohlgesonnen sind...