Astronaut Paul fliegt zum Mond. Lisa, eine Wissenschaftlerin, begleitet ihn. Jeden Nachmittag hat die zwölfjährige Lisa eine Verabredung mit ihrem sechs Jahre alten Bruder Paul. Er leidet an der unheilbaren „Mondkrankheit“, eine aggressive Hautkrankheit, die ihn an die Nacht fesselt; tagsüber darf er das Haus nicht verlassen. Zum Zeitvertreib hat sich Lisa ein Fantasiespiel ausgedacht, in dem Paul ein Raumschiffkapitän ist und durch das Weltall reist. Als die Zwölfjährige zum ersten Mal verliebt ist, fühlt sie sich hin- und hergerissen zwischen den neuen Gefühlen und der Sorge um den Bruder.
Der Film handelt vom Heranwachsen, der ersten Liebe und der Kraft der Fantasie. Gleichzeitig werden auch schwierige Themen wie Krankheit, Tod und Trauer in Mondscheinkinder auf fantasievolle und sensible Weise thematisiert und sind damit auch für ein jüngeres Publikum geeignet.