Tintin, Milou et le capitaine Haddock arrivent au centre atomique de Sbrodj, en Syldavie où ils doivent rejoindre le professeur Tournesol. Celui-ci travaille avec son assistant Wolff sur un projet ambitieux ayant pour objectif la Lune. Mais l'invention de Tournesol est convoitée par une puissance étrangère prête à tout pour arriver à ses fins. Après de nombreuses péripéties et grâce à l'imagination de Tintin, ils parviendront à déjouer les pièges de leurs ennemis, permettant au professeur de préserver sa découverte...