T.S. Spivet vive in un isolato ranch nel Montana, insieme ai suoi genitori, a sua sorella Gracie e al fratello gemello Layton. Spivet è un ragazzino intelligente, appassionato di scienza. Ha inventato la macchina a moto perpetuo meritando cos. l'attenzione dello Smithsonian Institution di Washington che lo convoca per consegnargli il prestigioso Premio Baird. A quel punto T.S. lascia un biglietto alla sua famiglia e salta su un treno merci per attraversare gli Stati Uniti e andare a ricevere il suo premio. Ma nessuno sospetta che il fortunato vincitore in realtà è un bambino di dieci anni che nasconde un oscuro segreto …