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1969年、アメリカ。ケネディ大統領が宣言した＜人類初の月面着陸を成功させる国家的プロジェクト＝アポロ計画＞がスタートして8年。人類の大きな＜夢＞は未だ成功ならず、米ソ宇宙開発競争で後れを取る中、失敗続きのNASAに対して国民の＜月＞への関心は薄れ、予算は膨らむ一方。ニクソン大統領に仕える政府関係者モー(ウディ・ハレルソン)を通してNASAに雇われたのは、PRマーケティングのプロ、ケリー(スカーレット・ヨハンソン)。ケリーは、アポロ11号の宇宙飛行士たちを「ビートルズ以上に有名にする！」と意気込み、月面着陸に携わるNASAスタッフにそっくりな役者たちをメディアに登場させ、“偽”のイメージ戦略を仕掛けていく。そんな彼女に対し、実直で真面目なNASAの発射責任者コール(チャニング・テイタム)は反発するが、コールの代役まで雇ってしまう始末。しかし、ケリーのPR作戦により、月面着陸は全世界注目の話題となり、盛り上がりはピークに。そんな時、モーからケリーにある衝撃的なミッションが告げられる。「月面着陸のフェイク映像を撮影する」という超極秘プロジェクト。断ったら政府に消される。早速ケリーはアームストロング船長の代役や撮影監督を雇い、厳戒態勢の中、NASAのケネディ宇宙センター内部に作られた＜嘘の月面＞での撮影準備を進めるが......。「そんなことは絶対に許さない」と仲間の月面着陸成功を信じて猛反対するコールと、偽の月面着陸制作に邁進するケリー。対立する2人の前に更なるトラブルやアクシデントが勃発する中、ついにアポロ11号は発射の時を迎え、月面着陸までのカウントダウンが始まった。世界中が見守るテレビ生中継で35億人が目撃したのは、リアルか“フェイク”か。
