События развиваются спустя два с половиной года после посещения коротышками Солнечного города
Знайка вместе с их учёными Селёдочкой и Фуксией из Солнечного города слетал на Луну и захотел сам совершить полет. Эта идея очень заинтересовала астронома Стекляшкина и других жителей Цветочного города. Знайка написал книгу, где изложил свою блинную теорию происхождения кратеров на Луне (помимо этой была вулканическая и метеоритная теории). Он утверждал, что внутри Луны могут жить люди. Ему никто не верил, а только смеялись. С Луны он захватил кусочек лунного камня, который светился по ночам. Однажды он положил его рядом с магнитным железняком, и в доме образовалась невесомость. Коротышки очень смешно пытались к ней адаптироваться и даже сварили обед. Когда выяснилась причина невесомости, доверие коротышек к Знайке вернулось. После открытия прибора невесомости, коротышки взялись за строительство ракеты для полёта на Луну. Незнайку и Пончика на Луну не брали, поэтому они ночью накануне полёта забрались в ракету и, нечаянно нажав на кнопку старта, улетели. Прилетели на Луну, одели скафандры и пошли исследовать. Незнайка провалился в тоннель и оказался внутри Луны.
Про Незнайку
На Луне все растения маленькие. Незнайка проголодался, гуляя по незнакомому городу, и поел в кафе. С него потребовали денег, у него их не было, он даже не знал, что это такое. Его посадили в каталажку. Там была странная система сортировки заключённых по размеру головы, носа, росту и др. Его сначала приняли за известного вора. В каталажке ему рассказывают о деньгах, пытаются забрать шляпу, знакомят с законами жизни капиталистического общества, рассказывают о Дурацком острове, куда ссылают всех нарушителей закона (они там превращаются в овец), а Незнайка рассказывает о Земле и гигантских овощах. Ему не верят. Незнайка знакомится с Козликом. Их выпускают. Один из заключённых, Миг, просит передать письмо. Незнайка и Козлик идут к продавцу Жулио, чтобы его передать. Жулио, Миг, Незнайка и Козлик задумали создать акционерное Общество гигантских растений для того, чтобы слетать к поверхности Луны и привести семена гигантских растений. Вокруг личности Незнайки поднимают шумиху, чтобы акции лучше продавались. Их покупают только бедняки на последние деньги. Акции пользуются популярностью. Обществом заинтересовался богач Спрутс, которому было невыгодно, чтобы бедняки начали сажать гигантские растения. Он мог обанкротиться. Спрутс предлагает взятку обществу, чтобы те сбежали с деньгами. Спрутс очень жадный, он предлагал не свои деньги, а те, которые собрали все богачи Луны вместе, прихватив себе их часть. Миг и Жулио соглашаются на взятку, но ничего не говорят Козлику и Незнайке. Козлик и Незнайка вынуждены бежать из города, потому что все узнали о побеге их товарищей и банкротстве Общества гигантских растений. Они едут в другой город. Денег мало, поэтому ночуют в дешёвых гостиницах, похожих на тюрьму, с клопами, тараканами и блохами; берутся за любой заработок. Козлик заболел. Незнайка работает собачьей няней и ухаживает за другом. Хозяйка собак выгоняет Незнайку, когда узнает, что тот водил её холёных собачек в ужасную гостиницу, где жили друзья. В результате Незнайка и Козлик вынуждены ночевать под мостом, так как у них нет денег даже на эту вонючую гостиницу. Их арестовывают и ссылают на Дурацкий остров. Сначала им там показалось просто потрясающе, но Незнайка заметил признаки превращения в овцу у Козлика.
Про Пончика
После того, как Незнайка провалился в тоннель, Пончик некоторое время оставался на поверхности Луны. В ракете кончилась еда и он отправился на поиски Незнайки. Он попадает на берег моря. Там много соли, но жители города её не ели до этого. Пончик начинает продавать соль и богатеет на этом. Однако местные богачи решили разделаться с ним и другими мелкими продавцами соли и снижали цены до тех пор, пока те не обанкротились (демпинг). Пончику приходится работать, работа очень тяжёлая, он крутит чёртово колесо, на котором любил кататься, пока был богатым. Там он вступает в общество, члены которого покупают книги, газеты, разговаривают на умные темы. Прямо как накануне октябрьской революции.
На Земле
Обнаружили пропажу ракеты и решили делать другую, многоступенчатую. Знайка и другие жители прилетают на Луну, чтобы найти друзей. Находят тоннель внутрь её, через который провалились Незнайка и Пончик. Но богачи с Луны не хотят прибытия космонавтов, они приказывают полиции стрелять по кораблю Знайки и его друзей. Чтобы спастись от пуль, используют невесомость. Они узнают про Общество гигантских растений, раздают семена растений беднякам и пытаются найти Пончика и Незнайку. Всем беднякам для защиты от полиции раздают также приборы невесомости. Пончик услышал о прилёте космонавтов, он понимает, что это Знайка и компания. Едет туда. Параллельно в городе и деревне происходит захват власти рабочими, богачей заставляют работать вместе со всеми. Короче, вселенская победа пролетариата, революция, социализм, коммунизм... Они все вместе едут выручать Незнайку с дурацкого острова. Вовремя приехали, они были ещё людьми. Незнайка заболевает тоской по родной земле, его нужно срочно отправлять на землю, но Спрутс и Жулио взорвали ракету. Однако коротышкам удалось подняться к поверхности Луны, сесть на старую ракету и прилететь на землю. Незнайка встал на землю и поправился. «Вот какой коротышка был этот Незнайка»