T.S. Spivet, vive num rancho isolado de Montana. Garoto superdotado e apaixonado por ciência, ele inventou a máquina de movimento perpétuo, o que o fez receber um prêmio muito prestigioso. Sem dizer nada à família, ele parte, sozinho, para buscar sua recompensa e atravessa os EUA num trem de mercadorias. Mas ninguém imagina que o feliz premiado só tem dez anos e carrega um segredo tão pesado...