Незнайка однажды нашёл на улице камень и решил, что он прилетел с Луны. Он передал находку Знайке. На следующий день Знайка заметил, что под воздействием магнитного поля камень создаёт невесомость. Это открытие вдохновило его построить ракету и отправиться с друзьями-коротышками на Луну. Перед этим он поспорил с астрономом Стекляшкиным о том, существует ли жизнь на Луне.

Перед самой экспедицией Незнайка украл прибор невесомости и едва не уронил его в реку. Из-за этого Знайка отказался брать его в полёт. Однако Незнайка решил спрятаться в ракете и полететь тайком. Он также взял с собой Пончика, которого не включили в команду из-за его веса — считалось, что ракета не сможет его поднять. Пока Незнайка спал в ракете, Пончик попытался выбраться, но случайно запустил ракету, и они вдвоём отправились на Луну.