Найдя на улице необычный камень, Незнайка уверен, что тот упал с Луны, и показывает находку Знайке. Тот обнаруживает у камня удивительное свойство — под воздействием магнита он создаёт невесомость. Знайка решает построить ракету и отправиться на Луну с другими коротышками, поспорив со Стекляшкиным о возможности жизни там. Перед полётом Незнайка, украв прибор невесомости и чуть не утопив его, лишается места в экспедиции. Тогда он тайком проникает в ракету вместе с Пончиком, которого тоже не взяли из-за веса. По неосторожности Пончик запускает корабль, и два незадачливых путешественника отправляются в неожиданный полёт к Луне.