События повести происходят через 2,5 года после возвращения Незнайки из Солнечного города. Изначально это было даже не совсем детское произведение, хоть и с героями, как из книг для самых маленьких. Произведение написано в сатирическом духе, то и дело автор высмеивает капиталистические порядки, царившие в то время на Западе.
Получивший от Незнайки лунный камень Знайка собирает экспедицию на спутник Земли после того как выяснил, что при действии магнитного поля на осколок исчезает гравитация. Чтобы узнать больше о Луне, Знайка решает построить ракету и взять с собой 48 членов экипажа, в том числе даже Незнайку. Однако плохое поведение последнего дает повод организатору полета отказать ему в путешествии. Незнайка тайком выкрал прибор невесомости и чуть не сломал его, за что и был справедливо наказан. Однако Незнайка не вешает нос и решает полететь на Луну во что бы то ни стало. Он пробирается в ракету вместе с увесистым Пончиком (которого тоже не хотели брать, но из-за полноты), чтобы дождаться там запуска. Однако по ошибке хитрецы улетают на Луну вдвоем. Что их там ждет? Попадет ли Знайка и другие жители на поверхность спутника? Об этом в книге написана очень увлекательная история.
