Située dans le désert isolé de Winslow, en Arizona, au simulateur de base lunaire de la NASA, Moonbase 8 suit les astronautes impatients Skip, Rook et leur chef Cap alors qu'ils tentent de se qualifier pour leur première mission lunaire. Tout en travaillant assidûment pour terminer leur formation, une série de circonstances imprévues oblige les astronautes à remettre en question leur propre santé mentale, leur confiance mutuelle et s'ils sont faits pour les voyages spatiaux.