La cinta es protagonizada por los actores mexicanos Kate del Castillo y Eugenio Derbez, y por el niño Adrián Alonso, quien actuó al lado de Antonio Banderas en "La leyenda del Zorro"; la música es del italiano Carlo Siliotto y del grupo mexicano "Los Tigres del Norte".
La misma luna, cuenta las historias paralelas de Carlitos, un niño de nueve años, y de Rosario, su madre. Buscando darle una mejor vida a su hijo, Rosario trabaja ilegalmente en los Estados Unidos mientras su madre cuida de Carlitos en México. Inesperadas circunstancias llevan tanto a Rosario como a Carlitos a iniciar sus propios viajes en un desesperado intento por reunirse. En el camino, madre e hijo se enfrentan a retos y obstáculos, pero nunca pierden la esperanza de que algún día estarán juntos de nuevo.
En la trama, un profesor de lógica, un activista revolucionario y un joven fotógrafo de bodas que jamás se han conocido entre sí pero que viven en la misma ciudad reciben un desesperado mensaje de amor de una mujer. Ese recado ha sido dejado por ella en sus distintas grabadoras telefónicas la mañana de un viernes, lo que ignoran es que sólo uno de ellos es el indicado, pues la dama busca contactar de nuevo al antiguo hombre de su vida.
Como último recurso, la mujer decidió utilizar el directorio telefónico, marcándole a los tres individuos que aparecen registrados con el mismo nombre de su viejo amor: Angel Flores Fuentes.
La película no es sólo una conmovedora historia familiar, sino que de forma muy sutil trata el tema de la inmigración ilegal, abordado y debatido por el cine americano pero sin alcanzar nunca tanto éxito como en ésta cinta.
