A história se passa na Filadélfia, em 1988. Disposto a se tornar detetive, o policial Thomas Lockhart (Boyd Holbrook) acompanha os rastros de um misterioso serial killer que tem como sua marca, atacar suas vítimas a cada nove anos. Quando as ataca, o assassino as mata quase que instantaneamente, deixando como um padrão, uma marca triangular nos pescoços de cada vítima. Tais crimes desafiam a realidade e a obsessão de Lockhart em descobrir a verdade por trás disso tudo pode ameaçar a sua carreira, família e sua própria sanidade. Enquanto isso, Holt (Michael C. Hall), detetive responsável pelo caso, mesmo parecendo confuso e lento, tenta desacreditar o trabalho de Lockhart.
Com a direção de Jim Mickle, roteiro de Gregory Weidman e Geoffrey Tock, Sombra Lunar tem em seu elenco Boyd Holbrook, Cleopatra Coleman, Michael C. Hall, Bokeem Woodbine, Sarah Dugdale, Rudi Dharmalingam, Rachel Keller, Ryan Allen, Tony Craig, Gabrielle Graham, Stuart Dowling e Jennifer Graham.