داستان فیلم تازه لینکلیتر در آمریکای سال‌های 1960 می‌گذرد. دوره‌ای که رویای رفتن به ماه به حقیقت می‌پیوندد و مسابقه فضایی میان روسیه و آمریکا تمام زندگی مردم را تحت‌الشعاع قرار داده. داستان درباره پسربچه‌ای کلاس چهارمی به نام آستن است که به همراه خانواده‌اش در هیوستون در خانه و محله‌ای نزدیک به ناسا زندگی می‌کند. راوی قصه بزرگ‌سالی آستن است و کلیت فیلم در یک بازگشت به گذشته ماهیتی نوستالژیک پیدا می‌کند. بخشی از داستان در پیوند با خاطره و نوستالژی، دوران کودکی قهرمان نوجوان را روایت می‌کند و بخشی از آن متعلق به رویایی است که هرگز جدا از واقعیت‌های زندگی او به نظر نمی رسد؛ رویای قدم گذاشتن روی ماه قبل از مأموریت آپولو 11 و نیل آرمسترانگ در یک سفینه خیالی به نام آپولو 10½. داستان خیالی آستن که به عنوان حادثه محرک داستان در دقایق ابتدایی فیلم رخ می‌دهد، از این قرار است که روزی در زنگ تفریح مدرسه دو نماینده از ناسا به سراغ او می‌آیند و او را برای مأموریت سفر با آپولو 10½ انتخاب می‌کنند؛ یک برنامه فوق سری که آستن به دلیل آمادگی جسمانی بالا و هوش زیاد برای محفظه کوچکی که گنجایش یک مرد بالغ را ندارد، انتخاب می‌شود. تصویری کودکانه از مستندات رخ‌داده در آمریکای دهه 60 که نمی‌توان به عنوان تاریخ آلترناتیو از «سفر به ماه» که فیلم‌های زیادی درباره آن ساخته شده، در نظر گرفت، اما تا اندازه‌ای در واقعیت‌های روزمره شخصیت‌های اصلی، به دلیل شیوه روایت گره خورده است که نمی‌توان آن را منفک از بخش واقعی داستان (مستندات تاریخی) دانست و به آن صرفاً به عنوان یک روایت خیالی بسنده کرد. این درواقع خاصیت داستان‌گویی لینکلیتر است؛ نمایش رویاگون واقعیت‌ها در یک برهه از زندگی مردم آمریکا که زمان و مکان در آن سنگ بنای روایت، موقعیت‌ها و شخصیت‌هاست. در آپولو 10½ نحوه داستان‌گویی و ترکیب تصاویری که بخش مهمی از پیشبرد طرح و ایده را به عهده دارد، به نحوی است که هم ماهیتی سورئال گونه دارد و هم در عین حال مستندی است از وقایع تاریخی دوران. ایده در این‌جا این است که ریچارد لینکلیتر کودکی‌اش را به عنوان زمینه‌ای برای مهم‌ترین رخداد قرن، یعنی سفر به ماه در نظر بگیرد و سفر به ماه را به عنوان زمینه‌ای که کودکی او و رویای شخصی‌اش را شکل داده. حالا باید دید او به عنوان نویسنده و کارگردان این اثر چگونه این دو مؤلفه درآمیخته در هم را به موازات هم در بافت روایی و پیرنگ اثر گسترش می‌دهد. در پرده ابتدایی فیلم بعد از حادثه محرک، یعنی دیدار دو نماینده ناسا با آستن، او را می‌بینیم در لباس فضایی در آپولو 10½ نشسته و آماده پرواز است و درحالی‌که داستانش درباره سفر به ماه را می‌گوید، ناگهان از ادامه آن منصرف می‌شود. تصویر متوقف می‌شود و او داستان را قطع می‌کند و از ما می‌خواهد که قبل از آن‌که داستان فضایی او را بشنویم، به کودکی‌اش سرک بکشیم و حس و حال کودکی او را تجربه کنیم و بعد در یک وقفه یک‌ساعته در طول دو پرده و تا قبل از پرده انتهایی فیلم، به جهان رنگ‌ها و فانتزی‌ها و بچگی‌ها، در محله‌ای که پر از خانواده‌‌های پرجمعیت با بچه‌های هم‌سن‌وسال آستن است، پرت می‌شویم. جایی که به گفته آستن «بهترین زمان و مکان برای کودکی کردن است». لینکلیتر با وقفه در داستان خیالی آستن و بازگو کردن زیست کودکانه او که پیوند آشکاری با «زمان» (اواخر دهه 60) و «مکان» (آمریکا، هیوستون، پایین جاده ناسا) دارد، فرهنگ عامه و مناسبات فرهنگی در بوستون اواخر دهه 60 را به لحنی شوخ‌طبعانه به تصویر می‌کشد. دوران بیتل‌ها و نیکسون و جوزف کندی، جنگ سرد، جنگ ویتنام، اختراع آستروف، تلفن کلیدی، تلویزیون رنگی، آستر ورلد و... که هسته مرکزی تمام این رخدادها «سفر به ماه» است. رخدادی که در تار و پود خاطرات کودکی آستن حل می‌شود و خیال را وارد روایتی که برگرفته از واقعیت است، می‌کند. همه چیز آستن و خانواده‌اش به رفتن به ماه و ناسا گره خورده است. پدرش کارمند ناسا است و مادرش لباس‌های فضانوردها را می‌دوزد، و همه جا، چه در تلویزیون چه مدرسه و چه خانه، صحبت از پروژه فضایی است؛ دوره‌ای که سفر انسان به ماه 400 هزار نفر را درگیر انجام کارهای مختلف برای رسیدن به این هدف کرد؛ هدفی که هسته مرکزی فضاسازی آپولو 10½ است و قصه با آن شروع می‌شود. رئیس‌جمهور کندی در دانشگاه هیوستون درباره انگیزه و هدف سفر به ماه می‌گوید و تلویزیون پر از فیلم‌های علمی- تخیلی درباره سفر به ماه است، و آستن در این بین رویای شخصی خودش را دنبال می‌کند؛ در یک مأموریت فضایی، پیش از فرود آپولو 11و به عنوان اولین کسی که قدم به ماه می‌گذارد، درحالی‌که خانواده و دوستان او خیال می‌کنند در یک اردوی تفریحی به سر می‌برد. بعد از این وقفه داستانِ فضا (داستان خیالی) رها می‌شود و داستان کودکی‌های آستن (داستان واقعی) شروع می‌شود. بخشی از خرده‌پیرنگ‌ها و خرده‌موقعیت‌ها که در ترکیب با هم مسئول سامان‌دهی خاطرات آستن هستند. به همین علت در آپولو 10½ با یک داستان خطی که اوج و فرودها و گره‌افکنی و گره‌گشایی مختص به خود را دارد، مواجه نیستیم، بلکه با چیدمانی از تصاویر و خرده‌داستان‌هایی سروکار داریم که ترتیب علی و معلولی ندارند و تنها ثبت خاطره، تصویر و برش‌هایی است از کودکی شخصیت محوری. و این‌جاست که ایده لینکلیتر در داستان تجلی پیدا می‌کند. این شیوه روایت (قطعه‌بندی) تا جایی پیش می‌رود که به پرده آخر می‌رسیم. جایی که دوباره به ابتدای داستان، همان‌جایی که آستن زمان را متوقف کرده بود، بازمی‌گردیم و داستان خیالی آستن درباره رفتن به فضا ادامه پیدا می‌کند تا به «روز بزرگ» یعنی 20 ژوییه 1969 که نیل آرمسترانگ پا به ماه گذاشت و انتهای داستان می‌رسیم. در پرده پایانی راوی با همان شیوه‌ای که در طول دو پرده داستان کودکی‌اش را بازگو کرده، داستان ناسا را بازگو می‌کند. گویی چنان‌که واقعاً رخ داده‌اند و جدا از کودکی او نیستند. فاصله بین این دو موقعیت نیز که باید وجهه واقعی‌تر و مستندگون روایت را بسازد، سرشار از تصاویر آرشیوی است. تصاویر و وقایع مستندی که تبدیل به انیمیشن سه‌بعدی شده‌اند و این علتی می‌شود تا فانتزی به واقعیت‌های محتوم جنبه‌ای خیالی بدهد و آپولو 10½ به یک فیلم اتوبیوگرافیک تبدیل نشود. در کنار مدیوم انتخاب‌شده برای فضاسازی‌های مدنظر، داستان لینکلیتر مجموعه‌ای است از خرده‌موقعیت‌هایی که در ترکیب با هم ساختاری مانند خواب دیدن و رویا را دارد. تکه‌هایی از یک پازل که هر کدام از ما بعد از گذر از کودکی و رسیدن به میان‌سالی، می‌توانیم به خاطر بیاوریم و کنار هم قرار دهیم تا قابِ کودکی‌هایمان را کامل کنیم؛ همان‌طور که در این‌جا همه چیز در خاطره و ذهن آستن میان‌سال که داستان از زبان او روایت می‌شود، با بازگشت و مرور گذشته شکل می‌گیرد. با این تفاوت که تک‌تک این پازل‌ها و این خرده‌موقعیت‌ها خود به‌تنهایی مستقل هستند. سلسله کشمکش‌های میان آستن و هم‌مدرسه‌ای، خانواده، خواهران و برادران و پدر و مادر هر کدام به‌تنهایی یک تابلوی مستقل روایی هستند که تنها نقطه اتصال آن‌ها آمریکای دهه 70 و سفر به ماه است. این چینش موقعیت‌ها در کنار هم موجب شکلی از داستان‌گویی می‌شود که هم به جنبه مستند روایت پهلو می‌زند و هم فانتزی را جان می‌دهد. آپولو 10½ ترکیب فانتزی و مستند، رویا و واقعیت است. مثلاً در مورد بخش ارائه اطلاعات تاریخی از جامعه روز آمریکا لینکلیتر با استفاده از تصاویر تلویزیون و ویدیوهایی از شخصیت‌های واقعی استفاده می‌کند، اما آن جنبه‌ای از وقایع که از دریچه ذهن کودک 10 ساله او روایت می‌شود، مشخصاً نماینده شور کودکی هستند و بازتعریف وقایع و توصیف آمریکای دهه 60 از نقطه نظر نگاهی سرشار از شور و ستایش زندگی. هم‌چنین در تمام خرده‌موقعیت‌های پرده اول و دوم، می‌توان تک‌تک شخصیت‌های لینکلیتر را شناخت و روابط میان آن‌ها ملموس و اثرگذار می‌شود. خواهرها و برادرهای آستن و پدر و مادر و بخش‌هایی از داستان که به یک درام خانوادگی تبدیل می‌شود. درامی خانوادگی که با رویای پسر کوچک خانواده در خواب به نقطه پایان می‌رسد.

در پرده آخر که بازگشتی است به دقایق ابتدایی و افتتاحیه فیلم، آستن به همراه برادر و خواهرهایش پس از یک روز تفریحی در شهربازی به خانه برگشته‌اند؛ روزی که مصادف است با فرود نیل آرمسترانگ به ماه و عملیات آپولو 11. در این روز پدر از تمام اعضای خانواده می‌خواهد که تا نیمه‌شب پای تلویزیون بنشینند و برنامه زنده این عملیات را تماشا کنند. درحالی‌که برای خواهر و برادران آستن برنامه زنده فرود به ماه هیچ کنجکاوی‌ای را برنمی‌انگیزد، این تمام رویای آستن است؛ رویایی که به بهانه آن ایده لینکلیتر برای گفتن این داستان شکل می‌گیرد. درحالی‌که پدر نگران است که آستن لحظه فرود نیل آرمسترانگ به ماه را ندیده است، آستن در خواب، در ماه فرود آمده است! و این‌جاست که ادامه داستانی را که در دقایق ابتدایی فیلم دیده بودیم، در رویای آستن می‌بینیم؛ در پرده آخر و در انتهای روایت و پس از یک وقفه طولانی به اندازه 50 دقیقه که تمام واقعیت‌های جامعه روز آمریکا در دهه 60 را رنگ خیال می‌زند. هنر لینکلیتر در نمایش خیال‌انگیز واقعیت‌هاست.