I soci del Gun Club, associazione americana di artiglieri con sede a Baltimora, annunciano di avere inventato un cannone capace di sparare un proiettile in grado di raggiungere la Luna. Il progetto prevede che il proiettile sia di forma sferica, costruito in alluminio, e che il dispositivo di lancio, un'enorme bocca da fuoco in ghisa incassata nel terreno, utilizzi come detonatore il Fulmicotone (o Nitrocellulosa). Mentre i più illustri scienziati discutono la questione, da tutto il mondo piovono sottoscrizioni per finanziare l'impresa. Michel Ardan, un avventuriero francese, propone di modificare la forma del proiettile da sferica a cilindro conica in modo tale da potervi entrare, offrendosi di diventare così il primo astronauta della storia. Intanto infiamma una disputa tra Impey Barbicane, direttore del Gun Club ed ideatore dell'impresa, e il capitano Nicholl, suo avversario politico e progettista di corazze. Alla fine si arriva ad un armistizio: Ardan fa da paciere e placa i due contendenti invitandoli a partecipare anche loro all'impresa, la quale è accompagnata anche da una scommessa: se il proiettile, con a bordo Barbicane, Ardan e Nicholl, riuscirà a raggiungere la Luna intatto, senza intoppi di costruzione né di lancio, il Capitano Nicholl dovrà a Barbicane quindicimila dollari. Alcuni osservatori, d'accordo con Nicholl, predicono che l'impresa sarà un fallimento, e che persino il lancio si risolverà in un disastro. Tuttavia il lancio di prova ha successo. Alla presenza di spettatori arrivati da tutto il mondo il proiettile viene quindi lanciato nello spazio. Ma Barbicane, Ardan e Nicholl non arriveranno a destinazione: la capsula entrerà nell'orbita della Luna e le ruoterà attorno come un satellite. Solo l'ingegno congiunto dei tre riuscirà a salvarli da una lunga agonia e dalla morte per asfissia o per fame.