Лунтик — фиолетовый пришелец с Луны — наконец-то обрёл маму, но сердце его не на месте: где же отец? Мама рассказывает о пропаже много лун назад — на той самой обратной стороне спутника, куда не ступала нога ни одного астрономa. Не выдержав, Лунтик тащит в авантюрное путешествие верного друга Кузю — вечно жующего и спотыкающегося кузнечика. Из старых банок, проволоки и мечты они мастерят ракету и взмывают в звёздную бездну, надеясь, что им будет сопутствовать удача.
Но только за ними хвостом увязались Вупсень с Пупсеньем — вредные гусеницы, сеющие хаос и постоянно что-то ломающие. Оказавшись на обратной стороне Луны, путешественники сталкиваются с необъяснимыми явлениями и местными, не всегда приветливыми, жителями. Но Лунтик с Кузей не привыкли отступать: разгадывая шаг за шагом сложные головоломки, они постепенно приближаются к своей цели.