Во время уборки урожая Незнайка решает лично принести арбуз и только чудом спасается от него. Решив в качестве извинения принести огурец, Незнайка ночью отправляется в огород, где сталкивается с жуком[1], которого ему удаётся напугать своей тенью. Но затем жук понимает, что был обманут, и налетает на Незнайку сзади, ударив его по голове, после чего улетает.Пытаясь понять, кто его ударил, Незнайка оглядывается вокруг и решает, что от Луны оторвался кусок. Подняв с земли свою шляпу, он находит под ней камень и считает, что этот камень упал с Луны. Он (то есть Незнайка) отдаёт его Знайке. На следующий день Знайка заметил, что при действии на магнит камень создаёт невесомость. Знайка принял решение построить ракету и полететь вместе с остальными коротышками на Луну, предварительно устроив спор с астрономом Стекляшкиным о том, есть ли на Луне жизнь или нет.Перед полётом на Луну Незнайка украл прибор невесомости, чтобы проверить его на рыбах, и чуть не утопил в реке. За это Знайка отказывается взять его на Луну, но Незнайка решил спрятаться в ракете и полететь тайком. Вместе с собой он берёт Пончика, которого не взяли на Луну из-за того, что он очень тяжёлый, и его якобы не поднимет ракета. В ракете они забираются в мешки с семенами и планируют поспать до утра. Когда Незнайка заснул, Пончик пытается выбраться из ракеты, но, заблудившись, вместо этого запускает её, и они вдвоём с Незнайкой улетают на Луну.По прилёте Незнайка проваливается в кратер на лунной поверхности и попадает на внутреннее ядро Луны, населённое такими же коротышками, как и он сам. На Луне растения соответствуют росту самих коротышек, а между коротышками действуют денежные отношения. Незнайка спускается с парашютом на шпиль дома Клопса, где встречается с журналисткой Звёздочкой. Та говорит, что он будет её находкой, но Незнайка отказывается, отстёгивает парашют и падает. После этого Незнайка оказывается в саду Клопса и съедает грушу.На него нападает Фикс и докладывает о происшествии Клопсу. Последний натравляет на Незнайку крокодилов, которые на Луне являются домашними животными вроде собак. Незнайке удаётся убежать через забор, при этом он не понимает, в чём его вина. За отказ платить за ужин в ресторане он попадает в тюрьму, где рассказывает сокамерникам о гигантских растениях и семенах, которые он привёз на Луну. Этот рассказ привлекает внимание одного из заключённых, Миги. Он даёт Незнайке письмо и просит после освобождения передать его торговцу оружием Жулио, другу Миги...