Un magistrat italien, Rosario Sarracino, découvre un jour sur un film super-8 les images de l'enlèvement d'Aldo Moro, le président du parti de la Démocratie Chrétienne, assassiné par les Brigades Rouges 25 ans auparavant. Grâce à cette pellicule et avec l'aide d'une jeune magistrate, il va mener l'enquête afin de résoudre une affaire encore pleine de zones d'ombre.

A la fin des années 70, l'Italie est le théâtre d'un affrontement entre organisations gauchistes révolutionnaires, forces de l'ordre et groupuscules d'extrême-droite. Ce sont « les années de plomb », où règne un climat proche de la guerre civile. A partir du moment où Aldo Moro est séquestré puis abattu par les Brigades Rouges, la violence jusqu'alors politique qui faisait rage dans le pays cède la place à une violence terroriste. L'affaire des cinq Lunes fait figure de contre-enquête choc autour des Brigades Rouges et tente d'apporter de nouveaux indices pour éclairer une affaire jamais résolue.