C'est l'histoire d'un père et de sa fille de 23 ans qui rentre un jour à la maison parce qu'elle vient d'être quittée, et de la nouvelle femme de ce père qui a elle aussi 23 ans et vit avec lui.

Chloé, une jeune femme fragile, tombe amoureuse de son psychothérapeute, Paul.

Kobe, 1941. Yusaku et sa femme Satoko vivent comme un couple moderne et épanoui, loin de la tension grandissante entre le Japon et l'Occident.

XVIIème siècle, deux prêtres jésuites se rendent au Japon pour retrouver leur mentor, le père Ferreira, disparu alors qu'il tentait de répandre les enseignements du catholicisme.

A 5 ans, Saroo se retrouve seul dans un train traversant l'Inde qui l'emmène malgré lui à des milliers de kilomètres de sa famille.

Après avoir grandi dans un quartier difficile de Miami, Chiron, un jeune homme, tente de trouver sa place dans le monde. "Moonlight" évoque son parcours, de l'enfance à l'âge adulte.