O detective de homicídios Kyle Bodine (Ed Harris) deixa-se envolver pelo charme sensual de uma linda mulher e sob o feitiço da Lua Cheia, inicia um apaixonado romance com a sexy Rachel Munro (Madeline Stowe).

Kyle depressa descobre que Racher é uma senhora casada e muito infeliz. Não querendo perder a mulher dos seus sonhos, vê-se apanhado numa teia de um crime que não sabe se deverá ou não denunciar...

Lua Cheia é uma história de mistério e paixão que conta também com a interpretação de Benicio Del Toro.