很多科幻电影都会使用这样的设定：地球资源耗尽，但同时科技发达到了新的高度，人类利用高科技在宇宙中展开了新的征程......
故事发生在2035年，为了应对地球资源枯竭的危机，一家名为月能的公司通过采集月球上的清洁能源氦3 满足了地球70%的能源需求。
一次外出时大山发生了意外，醒来后他却对事故经过一无所知。大山在调查事故的过程中发现了一辆撞毁的勘测车，里面躺着一个跟自己长得一模一样的人，额头的伤痕，手背上的烫伤都证明了这个人才是工作近三年的大山，而另一个则是大山出事后被戈力重新激活的克隆人“小山”。
两个人都坚信自己是本体而对方是克隆人，戈力却告诉大山他们都是克隆人，真正的山姆早已回到地球，大山和小山只不过是植入了本体的记忆，负责维持基地的正常运行。
返回地球只是他们所植入记忆中的一个骗局，三年时间一到，克隆人的身体就差不多报废了，那个飞回地球的太空舱，实际上是他们的焚化炉。
而在返回舱的密室中，还有无数等待被唤醒的克隆人。
而戈力不仅是协助像大山一样的克隆人在月球上生活和工作，同时也是帮助人类监视并欺骗他们。但最后它还是选择帮助大山，告诉他真相，帮助他找到密室。
知道真相后的大山仍然无法接受日思夜想的亲人是假的，他绕开信号屏蔽器与地球的家通上了话，得知“妻子”已经去世，与他通话的陌生女孩竟是自己已经十五岁的“女儿”，而支撑他活下去的“家人”，甚至从来不知道他的存在。
他们在谈到共同记忆时的反应也完全不同。大山提到女儿伊芙时，小山很惊讶，因为在他的记忆里，女儿还没出生。本来准备说“‘我’有一个女儿”的大山意识到小山也是克隆人，就改口说，“我们”有一个女儿。把“我”的女儿改口成“我们”的女儿，对大山来说非常痛苦，他心目中独一无二的情感和记忆，现在被迫要和另外一个人分享。
什么才能算人？是情感，还是肉体？这个贯穿影片始终的问题，使得这部原本是科幻题材的影片建立了情感的精神内核。
其实，导演和编剧完全没有必要让机器人戈力承担「救赎者」的角色，只需要在设定中卖一点破绽，让大山小山自己去寻找真相就行了。戈力见证了历任克隆人从唤醒到死亡的过程，也帮助人类维持整个骗局，但最后伸出了援手。
从某种角度说，他代替人类完成了救赎。在一部关于人性的电影里，最有人性的，是不被当作人看的克隆人和机器人，这无疑是全片最大的反讽。
导演邓肯·琼斯自己亲口说过，“如果一个东西的所作所为，跟有感情的生物一样，那么即使这个东西完全是人造的，我们也有义务把他视为有感情的生物。”连戈力都是有感情的物体，更何况同时继承了人类肉体和记忆的大山小山。
而所有感情中，最高级的，当然就是爱了。支撑大山活下去的唯一信念，是对妻子女儿的爱。当这一切被真相瓦解的时候，大山的生活意义也就不存在了。
村上春树说，记忆温暖你，但也撕裂你。所以，最后的真相带给大山的痛苦要比小山大得多。记忆和情感，支撑着大山在月球孤独地守候了三年，但也是记忆和情感，带给他无限的痛苦，并最终选择在月球埋葬自己。
而小山启动了新的克隆人应对即将到来的救援队，自己则准备返回地球，并在临走前撞毁了信号屏蔽站。
回到地球后的小山揭发了月能公司的种种罪行，让月能公司最后受到了法律的制裁。
但小山的最终命运会如何就不得而知了，毕竟，地球上存在着一个真正的山姆和他的家庭。
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