小小少年T.S. 斯派维（凯尔·凯特莱特 Kyle Catlett 饰）生于蒙大拿州一个偏远牧场他有一颗聪明绝顶的大脑酷爱制图学和科学图解年仅十岁就发明了永动机他的父亲（考乐姆·吉斯·雷尼 Callum Keith Rennie 饰）是个狂热的牛仔迷搜集关于西部牛仔的一切；母亲（海伦娜·伯翰·卡特 Helena Bonham Carter 饰）是一位生物学博士潜心投入到昆虫研究中；而姐姐则是一个最普通不过的正常人她常常为生在这个一屋子怪人的家里而烦恼T.S.原本还有一个异卵双胞胎弟弟雷顿去年死于一场意外 　　这天T.S.接到一个来自史密森学院的电话告知他被授予了世界科学大奖贝尔德奖并邀请他到华盛顿演讲于是十岁的科学奇才T.S.斯派维偷偷爬上了货运火车独自踏上了穿越美国的奇异旅行