En la isla de Nueva Inglaterra de New Penzance, Sam Shakusky, un huérfano de 12 años, asiste al Campamento Ivanhoe, un campamento de verano de los Khaki Scouts dirigido por el Maestro Scout Randy Ward. Suzy Bishop, también de 12 años, vive en la isla con sus padres Walt y Laura, ambos abogados, y sus tres hermanos pequeños en una casa llamada Summer's End.

Sam y Suzy, ambos introvertidos, inteligentes y maduros para su edad, se conocen en el verano de 1964 durante una representación en la iglesia de la obra Fludde de Noye y se hacen amigos por correspondencia. La relación se vuelve romántica a lo largo de su correspondencia, y hacen un pacto secreto para reunirse y huir juntas. En septiembre de 1965, ejecutan su plan. Sam se escapa del campamento Ivanhoe y Suzy de Summer's End. La pareja se reúne, camina, acampa y pesca en la naturaleza con el objetivo de llegar a un lugar específico.

Mientras tanto, los Khaki Scouts se han dado cuenta de la ausencia de Sam, encontrando una carta que ha dejado en la que indica que ha renunciado a su posición como Khaki Scout. El Maestro Explorador Ward les dice a los Khaki Scouts que usen sus habilidades para organizar un grupo de búsqueda y encontrar a Sam. El capitán de la policía de la isla, Duffy Sharp, y Ward se ponen en contacto con los tutores de Sam, los Billingsley, y se enteran de que en realidad son sus padres adoptivos y que Sam es huérfano con un historial de problemas de comportamiento en el hogar.

Finalmente, un grupo de Khaki Scouts se enfrenta a Sam y Suzy e intenta capturarlos. Durante el altercado resultante, Suzy hiere al líder de facto de los Scouts, Redford, con un par de tijeras y una flecha perdida disparada por uno de los Scouts mata al perro del Campamento Ivanhoe, Snoopy. Los Scouts huyen, y Sam y Suzy van de excursión a la ensenada de la marea de la milla 3,25, a la que llaman "Moonrise Kingdom". Instalan el campamento y, mientras la tensión romántica entre ellos crece, bailan en la playa y comparten su primer beso.

Los padres de Suzy, Ward, los scouts del campamento Ivanhoe y Sharp finalmente encuentran a Sam y a Suzy en su tienda. Los padres de Suzy la llevan a casa. Ward le da a Sam una carta de los Billingsley en la que se indica que ya no desean alojar a Sam. Se queda con Sharp mientras esperan la llegada de un trabajador de Servicios Sociales, que probablemente colocará a Sam en un orfanato y posiblemente lo tratará con terapia de electroshock.

Mientras están en su casa del árbol, los Scouts del Campamento Ivanhoe cambian de opinión y deciden ayudar a Suzy y a Sam. Juntos, reman hasta la vecina isla de St. Jack Wood para buscar la ayuda de Ben, un primo mayor del scout Skotak. Ben trabaja en Fort Lebanon, un gran campamento de verano de los Khaki Scouts en la isla de St. Jack Wood dirigido por el superior de Ward, el comandante Pierce.

Ben decide intentar llevar a Sam y a Suzy a un barco de pesca de cangrejos anclado en la isla para que Sam pueda trabajar como tripulante y evitar los Servicios Sociales. Realiza una ceremonia de "boda", que admite que no es legalmente vinculante antes de que partan. Sam y Suzy nunca llegan a subir al barco de pesca de cangrejos, y los padres de ella, el capitán Sharp, los Servicios Sociales y los scouts de Fort Lebanon bajo el mando del maestro scout Ward los persiguen en su lugar.

Un violento huracán y una inundación repentina golpean, y Sharp detiene a Sam y Suzy en el campanario de la iglesia en la que se conocieron. Un rayo destruye el campanario, pero Sharp los salva. Durante la tormenta, decide convertirse en el tutor legal de Sam. El huracán borra del mapa la milla 3,25 de Tidal Inlet.

En Summer's End, Sam está arriba pintando un paisaje de Moonrise Kingdom. Suzy y sus hermanos son llamados a cenar, mientras Sam se escapa por la ventana para acompañar a Sharp en su coche patrulla, diciéndole a Suzy que la verá al día siguiente.