Незнайка находит на улице загадочный камень, уверенный, что он упал с Луны, его любопытство приводит к неожиданным открытиям. Знайка, получив камень, обнаруживает, что он создаёт невесомость под воздействием магнитного поля. Это вдохновляет его на создание ракеты для путешествия на Луну, вопреки спорам с учёным Стекляшкиным о существовании жизни в космосе. Но перед стартом Незнайка похищает прибор невесомости, что ставит под угрозу его участие в экспедиции. Исключённый из команды, он тайно прячется в ракете с Пончиком, которого считали слишком тяжёлым для полёта. Однако их несанкционированный запуск начинается с неожиданного поворота, когда Пончик, пытаясь выйти, случайно отправляет их обоих прямо на Луну.