Con số trong tiêu đề"Apollo 10½: Thời Thơ Ấu Ở Kỷ Nguyên Vũ Trụ" đề cập đến tuổi của anh hùng và người kể chuyện, Stan (do Jack Black lồng tiếng khi trưởng thành ), một học sinh lớp 4 được kéo vào top- nhiệm vụ bí mật của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia. Trong hành trình chuẩn bị cho sứ mệnh hạ cánh lên mặt trăng của Apollo 11, Stan, một cư dân ở ngoại ô Houston, được hai đặc vụ chính phủ tuyển dụng ngay từ sân chơi để trở thành một phi hành gia chuyên nghiệp.