《月亮心愿》讲述了一个10岁农村留守女孩沈月月的故事。她聪明乐观，却命运多舛，母亲早逝，父亲在外打工，她与体弱多病的奶奶相依为命，承担起照顾奶奶和家务的重担。沈月月与支教老师苏敏关系密切，苏敏不仅教授知识，还为孩子们带来了对外面世界的憧憬。沈月月写下自己的心愿，希望有一天能够实现。然而，她在劳动课上突然晕倒，被诊断为尿毒症中期。面对高昂的医药费，苏敏与志愿者及男友林利平通过电视台和众筹寻求帮助。沈月月则希望在生日当天完成她的心愿——捐献眼角膜，帮助更多人看到皎洁的月光。最终，在社会各界的帮助下，沈月月重获新生。