Ambientada en la lujosa Costa Azul de la Francia de los años 20, Magia a la luz de la luna, de Woody Allen, es una comedia romántica que cuenta la historia de un mago (Colin Firth) que intenta desenmascarar a una médium (Emma Stone).

El hechicero chino Wei Ling Soo es uno de los magos más populares de su época, pero poca gente sabe que no existe en realidad, pues tras el disfraz del famoso mago se encuentra Stanley Crawford (Colin Firth), un personaje británico, gruñón y arrogante con el ego por las nubes que siente verdadera aversión por los falsos espiritistas que afirman poder hacer magia de verdad. Su amigo de toda la vida, Howard Burkan (Simon McBurney) le convence para que se embarquen en una misión en la Costa Azul, concretamente en la mansión de la familia Catledge. Jacki Weaver interpreta a Grace, la matriarca, y Hamish Linklater (Brice) y Erica Leerhsen (Caroline), interpretan a los hijos de ésta. Stanley se presenta allí haciéndose pasar por un hombre de negocios llamado Stanley Taplinger con el objetivo de desenmascarar a la joven vidente Sophie Baker (Emma Stone), quien se aloja en la mansión con su madre (Marcia Gay Harden). Sophie llegó a la casa Catledge porque Grace está segura de que puede ayudarla a contactar con su difunto esposo, y nada más llegar consiguió llamar la atención de Brice, quien se ha enamorado perdidamente de ella.

Cuando conoce a Sophie por primera vez, Stanley opina que es una mocosa insignificante a la que descubrirá en un santiamén y así se burlará de la credulidad de la familia. Sin embargo, para su gran sorpresa y malestar, Sophie realiza numerosas hazañas en las que consigue leer la mente y realizar otros actos sobrenaturales que desafían toda explicación racional, lo que le deja perplejo. Pronto, Stanley le confiesa a su querida tía Vanessa (Eileen Atkins) que está empezando a pensar que los poderes de Sophie podrían ser reales. De ser así, todo podría ser posible, o incluso positivo, y, todo en lo que Stanley creía firmemente se derrumbaría.

A continuación ocurren numerosos acontecimientos mágicos, en el más amplio sentido de la palabra, que hacen que las historias de los personajes den mil vueltas. Finalmente, Magia a la luz de la luna, consigue que todos creamos en la magia.