Четверо мужчин и одна женщина летят на Луну в аппарате, подобном пушечному снаряду у Жюля Верна, надеясь найти на обратной стороне спутника нашей планеты воздух и жизнь. По прибытии погибает руководитель экспедиции, старый астроном О'Теймор. Оставшиеся переоборудуют снаряд в вездеход и с величайшими лишениями проделывают долгий путь до полюса. В дороге гибнет ещё один участник, врач Томас Вудбелл. Его возлюбленная, индианка Марта остаётся одна с двумя явно заинтересованными в ней мужчинами — поляком Яном Корецким и португальцем Педро Фарадолем. Немедленной ссоре из-за единственной дамы мешает то, что Марта беременна.
Путники достигают другой стороны Луны, находят там воздух, воду, растительность и животный мир, даже море и нефть, но не счастье. Марта становится женой Педро, но постоянно напоминает, что делает это лишь ради того, чтобы не оставлять своего сына в одиночестве. Родив трёх дочерей, Марта умирает, Педро кончает с собой, Ян, тоскующий по погибшим друзьям и по родине, воспитывает новое поколение. Поколение это отличается малым ростом и коротким сроком жизни, зато охотно перенимает земные пороки. Том-младший жесток со своими женами и детьми, они боятся его, среди лунных карликов процветают стяжательство, лицемерие, насилие. Ян бесконечно тоскует по покинутой Земле, карлики ему отвратительны, ситуация усугубляется, когда он понимает, что Ада, младшая дочь Марты, считает его богом. В конце концов Ян пускается в обратный путь на мертвую сторону Луны, чтобы из небольшой пушки запустить на родную планету снаряд со своим дневником. Перед отъездом он узнает, что по другую сторону моря, в Южном полушарии, живут удивительные и весьма недоброжелательные существа. Карлики молят его остаться, но Ян слишком стар. Он уезжает, отправляет на родину весточку о своих злоключениях, и гибнет в безвоздушной пустыне. Ада называет его Старым человеком и обещает карликам, что их покровитель вернётся молодым, в расцвете жизни и сил, и спасет свой народ.
Входит в цикл: Лунная трилогия (Trylogia księżycowa; 1902-1911)