Sur Cybertron, la guerre a jadis fait rage entre Decepticons et Autobots. Ces derniers sur le point de perdre détachèrent un vaisseau contenant une cargaison secrète mais l'astronef endommagé s'écrasa sur la Lune en 1961. Américains et Russes détectèrent l'impact et la course à la lune fut ainsi lancée. En 1969, la mission Apollo 11 finit par découvrir hors caméras les restes du vaisseau, ignorant l'Autobot qui y sommeille.
En 2012, le duo d'agents des « Men in Black » J et K fonctionne toujours après 15 ans d'association. Cependant, J s'interroge de plus en plus sur les causes du caractère renfermé de son partenaire. L'agent O, qui a pris la succession de Z à la tête de l'agence, connait les raisons mais les garde pour elle. Sur la Lune, un extraterrestre boglodite très dangereux, Boris l'Animal, s'évade et retourne sur Terre avec un objectif : tuer K, l'agent qui l'a capturé en 1969 et lui a détruit le bras gauche. L'agent K assiste au retour de son vieil ennemi sur Terre, qui le défie et part en lui disant : « Tu es déjà mort, mais tu ne le sais pas encore ». L'agent K avoue plus tard à J que ne pas avoir tué Boris fut sa plus grande erreur, sans donner plus d'explications. J cherche donc de son côté des informations dans les archives de l'agence « Men in Black » mais certaines lui sont interdites d'accès. Dans la nuit qui suit, K disparait et seul J semble se souvenir de lui : pour le reste de l'agence, K est mort sur le terrain à Cap Canaveral le 16 juillet 1969. Mais O comprend par le comportement de J que Boris a remonté le temps et tué K dans le passé, changeant le continuum espace-temps. La mort de K en 1969 a permis une brèche dans le système de sécurité de la Terre et les boglodites se préparent à une invasion. J décide donc de remonter le temps à son tour, partant pour le 15 juillet 1969 afin de retrouver K avant le Boris du présent. Il utilise pour cela un dispositif créé par un compagnon de cellule de Boris, fonctionnant sur la vitesse accumulée, et doit donc sauter du sommet du Chrysler Building ; le fils du compagnon lui explique avant de partir que si J est le seul à se souvenir de K, c'est parce qu'il a vécu les événements qui ont changé l'histoire.
Le film raconte l'histoire d'Apollo 13, la septième mission spatiale habitée américaine vers la Lune du programme Apollo, qui comprend pour équipage l'astronaute James Lovell (le plus expérimenté de la NASA), Fred Haise et Jack Swigert.
Dans les années 1920, les parents de Katherine Coleman apprennent que leur fille possède un don pour les sciences, qu'elle doit parfaire en fréquentant une école pour Noirs (les Blancs étant dans des écoles séparées) car elle est dotée d'aptitudes intellectuelles supérieures. En 1962, devenue mathématicienne, Katherine Coleman (désormais Goble) travaille au sein d'un groupe de calculatrices humaines, sur le campus ouest du Centre de recherche Langley à Hampton, en Virginie, aux États-Unis, avec deux amies et collègues : l'aspirante ingénieure Mary Jackson et la superviseure d'équipe Dorothy Vaughan. À la suite du lancement réussi de Spoutnik 1, Al Harrison, directeur du Space Task Group, exige encore plus d'efforts de la part des employés sous sa supervision, de crainte que les Soviétiques ne mettent en orbite une bombe H pouvant exploser au-dessus du sol américain. Goble est envoyée dans son groupe pour vérifier les calculs, devenant la première Afro-Américaine à participer à ce groupe de recherche. Au début, elle est ignorée de ses collègues blancs et doit travailler à partir de données partiellement masquées (Goble n'ayant pas le niveau d'habilitation nécessaire) sous les ordres de Paul Stafford, un homme croyant en sa supériorité intellectuelle et refusant de reconnaître le travail de Katherine.
Originaire de l'Ohio, Neil Armstrong est un ingénieur aérospatial de l'Université Purdue, officier pilote d'essai d'élite de l'aéronavale et de l'US Air Force américaine (notamment sur avion à réaction et avion fusée Grumman F9F Panther, McDonnell F-101 Voodoo, Boeing B-47 Stratojet, Douglas F5D Skylancer, Bell X-1, Boeing X-20 Dyna-Soar, Lockheed F-104 Starfighter, North American X-15...) lorsqu'il intègre le deuxième groupe d'astronautes de la NASA en 1962, alors âgé de trente-deux ans. En 1966, il commande la mission Gemini 8, au cours de laquelle il effectue le premier amarrage dans l'espace, avec un satellite-cible. Suite à un dysfonctionnement, il assure alors un retour sur Terre en catastrophe.
Nat et ses amis I.Q. et Scooter, trois petites mouches, sont en train de construire une petite fusée à proximité de Cap Canaveral où Apollo 11 se trouve déjà sur la rampe de lancement. Se souvenant des exploits aéronautiques de son grand-père, Nat aimerait se distinguer à son tour. Il persuade ses compagnons de s'introduire avec lui à bord de la fusée Saturn V en se dissimulant sous les casques des astronautes Neil Armstrong, Buzz Aldrin et Michael Collins.
Après que la NASA ait officiellement mis fin au programme Apollo en 1974, une dernière mission sur la Lune aurait été effectuée. Le film, basé sur le tournage récupéré de l’équipage, raconte l’alunissage d’Apollo 18 et les raisons de sa dissimulation. Le capitaine Benjamin Anderson et le major Nathan Walker, ainsi que le lieutenant-colonel John Gray, ont été choisis pour le mener à bien en secret. Cependant, les causes qui ont conduit à l'échec et qui sont capturées dans la bande retrouvée n'ont jamais été rendues publiques par le gouvernement américain, car il s'agissait d'une preuve de contact pour la première fois avec des êtres extraterrestres, dont le ministère de la Défense (DOD) des États-Unis et le gouvernement de l'Union soviétique connaissaient déjà l’existence. Le film révèle ensuite le secret le mieux gardé de l’agence spatiale américaine et explique pourquoi aucune autre mission habitée n'a été envoyée vers la Lune. ll montre également que les astronautes ont trouvé les restes d’une mission soviétique qui avait la même finalité que la leur.
1969 : l'homme s'apprête à poser son premier pas sur la Lune. Le souffle coupé, le monde attend des images qui, pour des raisons techniques sont obtenues par le biais d'une antenne géante située dans un village du fin fond de l'Australie. Tout devait bien se passer, mais évidemment…
Réalisé entre 1969 et 1970, Moonwalk One capte la première tentative de l’Homme de marcher sur la Lune lors de la mission Apollo 11. Véritable documentaire de création, le film permet enfin de découvrir à l'occasion du 45e anniversaire de la mission des images tournées grâce au matériel de la N.A.S.A. et à ce jour jamais montrées. Mêlant séquences d’archives et moments captés dans le vif de l’action...
Les alunissages habités d’Apollo sont-ils l’un des plus grands canulars jamais conçus. Peut-être même la plus grande conspiration gouvernementale de tous les temps ? Les marches sur la lune ont-elles été filmées dans un studio secret ? Croyez-vous au canular de l’alunissage ? Les preuves vont vous surprendre !