La Lune est une maîtresse dure montre des colons lunaires se soulevant contre l’oppression terrienne et remportant une victoire de David et Goliath.
Mannie Davis, une technicienne en informatique, dessert Mike, un ordinateur conscient de lui-même qui contrôle les aspects les plus vitaux de Luna, autrefois une colonie pénitentiaire incontournable, mais qui abrite en 2075 3 millions de personnes libres. Luna Authority, cependant, continue de les exploiter comme esclaves. Davis assiste à un rassemblement politique et rencontre le magnifique activiste Wyoh Knott et son ancien « prof ». La police envoyée pour arrêter les participants est tuée. Après la mêlée, Davis, Knott et Prof amènent Mike dans la conspiration, forment un « Comité d’urgence de Free Luna » et commencent à organiser des sous-cellules. Il y a urgence car Mike prévoit une famine d’ici 2082. Luna doit combattre Terra comme David combat Goliath, en lançant des pierres. Knott, un fugitif recherché, se cache à la ferme Davis et est entraîné dans son mariage en ligne.
Pour remplacer les voyous de la police tués, Terra envoie des « Dragons de la Paix », qui détestent être envoyés et craignent les Loonies plus que les Loonies ne les craignent. La Révolution avance, optimisant son organisation pour la sécurité et la communication, et Mike développe sa personnalité, devenant Adam Selene pour les affaires du Parti et Simon Jester pour la satire politique. Les personnages principaux se préparent à survivre à la gravité terrestre si un voyage vers le bas s’avère nécessaire. Après une préparation méticuleuse de la Révolution, la prise du pouvoir est soudaine et inattendue. Le touriste Stu LaJoie nous rejoint après avoir survécu à un faux pas et appris « Tanstaafl » (« Il n’y a pas de déjeuner gratuit »). Il devient le coordinateur terrien du Parti. Lorsque les Peace Dragoons commettent le crime inouï de viol, la révolte commence. Rien n’est prêt, mais les dirigeants maximisent la confusion et contrôlent les communications. Le professeur apparaît comme le leader tactique.
Les révolutionnaires deviennent des dirigeants, se démenant pour perfectionner des défenses ad hoc avant le prochain navire prévu en provenance de Terra. Les discussions théoriques des conspirateurs sur la responsabilité personnelle, la peine capitale et d’autres questions sont mises à l’épreuve pratique. La rumeur du coup d’État circule, réduisant ainsi le temps de préparation. Une déclaration d’indépendance est préparée et prononcée par le professeur et Davis, qui négocient la reconnaissance par les nations fédérées. Le voyage de fortune est presque fatal au professeur âgé, et travailler sous une gravité six fois supérieure à la normale affaiblit le jeune Davis. Le professeur exige poliment mais fermement la reconnaissance de jure de l’État libre de Luna. Le professeur et Davis travaillent dans la presse, décrivant comment Luna peut répondre à tous les besoins alimentaires terrestres, à condition que Terra expédie, en retour, les ressources non reconstituables dont Luna a besoin. Les émissaires reviennent les mains vides, exactement comme Mike et Prof l’espèrent : sinon, les conditions ne changeraient pas et une famine lunaire surviendrait.
Terra est poussé à lancer une première frappe, justifiant « l’Opération Hard Rock » de Free Luna. Terra est cavalière face à la menace et assoiffée de sang quant aux représailles. Les roches grêlent sur des cibles précises, démontrant leur capacité à subir des dégâts, tandis qu’une attaque terrienne sur Luna ne réussit que partiellement. Il devient trop coûteux de maintenir la colonie et trop dangereux de la maintenir. L’unité entre les nations de la Fédération échoue, la victoire est remportée, mais Prof meurt en la proclamant. Mike tombe mystérieusement silencieux. Rien des intentions des révolutionnaires amateurs n’est réalisé, mais la vie continue.