Der kleine Junge T.S. Spivet lebt mit seinen Eltern, seiner Schwester Gracie und seinem Bruder Layton auf einer abgelegenen Ranch in Montana. T.S. Spivet ist hochbegabt und hat eine Leidenschaft für die Wissenschaft. Für seine Erfindung eines Perpetuum mobile wird er mit dem renommierten Baird Price des Smithsonian Institut in Washington ausgezeichnet. Um diesen Preis persönlich entgegenzunehmen, hinterlässt er seiner Familie eine Notiz und fährt mit einem Güterzug quer durch die USA. In Washington hingegen ahnt niemand, dass der glückliche Gewinner des Baird Preises ein 10-jähriger Junge mit einem sehr dunklen Geheimnis ist ...