Жанр фильма режиссер Уэс Андерсон определяет как «ироничную ретро-комедию». Действие в «Королевстве полной луны» разворачивается в Новой Англии шестидесятых годов двадцатого века. Главные герои — подростки Сэм в исполнении Джареда Гилмана и Сюзи в исполнении Кары Хэйворд. Ребята знакомятся во время любительской постановки пьесы и быстро находят общий язык, поскольку оба «белые вороны». Сэм — сирота, он коротает лето в лагере бойскаутов, а Сюзи — в компании взбалмошной матери и тихого отца, роль которого играет известный комик Билл Мюррей. После встречи за кулисами герои обмениваются адресами и начинают переписываться. Их эпистолярный роман длится почти год, и, наконец, твердо решив, что жизнь друг без друга им не мила, Сюзи и Сэм решают сбежать вместе, о чем тоже договариваются в переписке.
Узнав, что в маленьком сонном городке пропали подростки, шериф (Брюс Уиллис), до этого проводивший все время на рыбалке, поднимает народ по тревоге, собирая отряд добровольцев. К поискам подключается и учитель математики, вожатый в отряде бойскаутов (Эдвард Нортон), но у него свой план поимки беглецов. А еще Сэма и Сюзи ищет злыдня из социальной службы (Тильда Суинтон), которая спешит отыскать непослушных детей, чтобы применить к ним свой излюбленный метод наказания — электрошок.
Во всей этой суматохе подозрительно спокойным остается лишь папа Сюзи: он, в отличие от остальных взрослых, еще не забыл, как и сам когда-то был двенадцатилетним и впервые влюбленным, и прикрывает ребят, чтобы дать им насладиться светлым и невинным чувством.
Дело осложняется тем, что на город надвигается ураган. При этом, когда молния ударяет в одного из персонажей, он ту же становится мультяшным — эта оригинальная задумка принесла режиссеру дополнительную похвалу от кинокритиков.
Юная парочка, виртуозно оторвавшись от многочисленных преследователей, двигается с картой в руках к заветной цели: пещере под названием «Королевство полной луны». По удачному стечению обстоятельств они находят приют на необитаемом острове, где Сэм впервые признается Сюзи в любви. Как Ромео и Джульетта, герои пытаются вдвоем противостоять целому миру, однако, в отличие от пьес Шекспира, в фильме Уэса Андерсона все заканчивается так, что зритель смотрит титры с улыбкой на лице.